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JP7709610B2 - Electrode assembly, battery, battery pack including same, and automobile - Google Patents
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JP7709610B2 - Electrode assembly, battery, battery pack including same, and automobile - Google Patents

Electrode assembly, battery, battery pack including same, and automobile

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Description

本発明は、電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。 The present invention relates to an electrode assembly, a battery, a battery pack including the same, and an automobile.

本出願は、2021年11月19日付け出願の韓国特許出願第10-2021-0160823号及び2022年1月13日付け出願の韓国特許出願第10-2022-0005393号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。 This application claims priority to Korean Patent Application No. 10-2021-0160823 filed on November 19, 2021, and Korean Patent Application No. 10-2022-0005393 filed on January 13, 2022, the entire contents of which are incorporated herein by reference in their entirety in the specification and drawings.

製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車(EV:Electric Vehicle)又はハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)などに一般的に適用されている。 Secondary batteries, which have high applicability to each product group and electrical properties such as high energy density, are commonly used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) that are driven by electrical sources.

このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。 Such secondary batteries not only have the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels, but are also environmentally friendly as they do not produce any by-products from energy use, and are garnering attention as a new energy source for improving energy efficiency.

現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池、すなわち、単位バッテリーの作動電圧は約2.5V~4.5Vである。したがって、これよりも高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーを直列に接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーを並列に接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーの個数及び電気的接続形態は、求められる出力電圧及び/又は充放電容量によって多様に設定され得る。 Currently, secondary batteries such as lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel zinc batteries are widely used. The operating voltage of such unit secondary batteries, i.e., unit batteries, is approximately 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is formed by connecting multiple batteries in series. In addition, a battery pack may be formed by connecting multiple batteries in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of batteries included in the battery pack and the electrical connection form can be variously set according to the required output voltage and/or charge/discharge capacity.

一方、単位二次電池の種類としては、円筒形、角形及びパウチ型のバッテリーが知られている。円筒形バッテリーの場合、正極と負極との間に絶縁体である分離膜を介在し、これを巻き取ってゼリーロール(jelly-roll)型の電極組立体を形成し、これを電池ハウジングの内部に挿入して電池を構成する。電池ハウジングは当業界において電池缶と呼ばれる。そして、前記正極及び負極のそれぞれの無地部にはストリップ状の電極タブが連結され、電極タブは電極組立体と外側に露出する電極端子との間を電気的に接続させる。参考までに、正極端子は電池ハウジングの開口部を密封する密封体のキャップであり、負極端子は電池ハウジングである。ところが、このような構造を有する従来の円筒形バッテリーによれば、正極無地部及び/又は負極無地部と結合されるストリップ状の電極タブに電流が集中されるため、抵抗が大きくて発熱が多く、集電効率が良くないという問題がある。 Meanwhile, known types of unit secondary batteries include cylindrical, prismatic and pouch-type batteries. In the case of a cylindrical battery, a separator, which is an insulator, is interposed between the positive and negative electrodes, and the separator is wound up to form a jelly-roll-type electrode assembly, which is then inserted into a battery housing to form a battery. The battery housing is called a battery can in the industry. Strip-shaped electrode tabs are connected to the uncoated portions of the positive and negative electrodes, and the electrode tabs electrically connect the electrode assembly to the electrode terminals exposed to the outside. For reference, the positive terminal is a sealed cap that seals the opening of the battery housing, and the negative terminal is the battery housing. However, in a conventional cylindrical battery having such a structure, current is concentrated in the strip-shaped electrode tabs connected to the positive and/or negative uncoated portions, resulting in high resistance, high heat generation and poor current collection efficiency.

1865(直径:18mm、高さ:65mm)や2170(直径:21mm、高さ:70mm)のフォームファクタ(form factor)を有する小型円筒形バッテリーでは抵抗と発熱があまり問題にはならない。しかし、円筒形バッテリーを電気自動車に適用するためフォームファクタを増加させる場合、急速充電過程で電極タブの周辺で多量の熱が発生しながら円筒形バッテリーが発火する問題が発生し得る。 In small cylindrical batteries with form factors of 1865 (diameter: 18 mm, height: 65 mm) or 2170 (diameter: 21 mm, height: 70 mm), resistance and heat generation are not a major issue. However, when the form factor of a cylindrical battery is increased to be used in an electric vehicle, a large amount of heat is generated around the electrode tabs during the fast charging process, which can cause the cylindrical battery to catch fire.

このような問題を解決するため、ゼリーロール型の電極組立体の上端及び下端にそれぞれ正極無地部及び負極無地部が位置するように設計し、このような無地部に集電体を溶接して集電効率が改善された構造を有する円筒形バッテリー(いわゆる、タブレス(tab-less)円筒形バッテリー)が提示されている。 To solve this problem, a cylindrical battery (a so-called tab-less cylindrical battery) has been proposed, which is designed so that positive and negative uncoated areas are located at the top and bottom of the jelly-roll type electrode assembly, respectively, and current collectors are welded to these uncoated areas to improve current collection efficiency.

図1~図3は、タブレス円筒形バッテリーの製造過程を示した図である。図1は電極の構造を示し、図2は電極の巻取工程を示し、図3は無地部の折曲表面領域に集電体が溶接される工程を示している。 Figures 1 to 3 show the manufacturing process of a tabless cylindrical battery. Figure 1 shows the structure of the electrode, Figure 2 shows the electrode winding process, and Figure 3 shows the process of welding the current collector to the folded surface area of the uncoated part.

図1~図3を参照すると、正極10及び負極11はシート状の集電体20に活物質21がコーティングされた構造を有し、巻取方向(X軸)に沿って一方の長辺側に無地部22を含む。長辺とは、X軸方向と平行な方向であって、長さが相対的に長い辺を意味する。 Referring to Figures 1 to 3, the positive electrode 10 and the negative electrode 11 have a structure in which an active material 21 is coated on a sheet-shaped current collector 20, and include a plain area 22 on one long side along the winding direction (X-axis). The long side refers to the side that is parallel to the X-axis direction and has a relatively long length.

電極組立体Aは、正極10と負極11とを、図2に示したように、2枚の分離膜12と一緒に順に積層させた後、一方向(X軸方向)に巻き取って製作する。このとき、正極10の無地部と負極11の無地部とは反対方向に配置される。 Electrode assembly A is manufactured by stacking the positive electrode 10 and the negative electrode 11 together with two separators 12 in order as shown in FIG. 2, and then winding them up in one direction (X-axis direction). At this time, the uncoated portion of the positive electrode 10 and the uncoated portion of the negative electrode 11 are arranged in opposite directions.

巻取工程の後、正極10の無地部10a及び負極11の無地部11aはコア側に折り曲げられる。その後、無地部10a、11aに集電体30、31をそれぞれ溶接して結合させる。 After the winding process, the uncoated portion 10a of the positive electrode 10 and the uncoated portion 11a of the negative electrode 11 are folded toward the core. Then, the current collectors 30 and 31 are welded to the uncoated portions 10a and 11a, respectively.

正極無地部10a及び負極無地部11aには、別途の電極タブが結合されておらず、集電体30、31が外部の電極端子と連結され、電流経路が電極組立体Aの巻取軸方向(矢印参照)に沿って大きい断面積で形成されるため、バッテリーの抵抗を低減できるという長所がある。抵抗は電流が流れる通路の断面積に反比例するためである。 The positive electrode uncoated area 10a and the negative electrode uncoated area 11a do not have separate electrode tabs attached, and the current collectors 30 and 31 are connected to external electrode terminals, and the current path is formed with a large cross-sectional area along the winding axis direction of the electrode assembly A (see arrow), which has the advantage of reducing the resistance of the battery. This is because resistance is inversely proportional to the cross-sectional area of the path through which the current flows.

タブレス円筒形バッテリーにおいて、無地部10a、11aと集電体30、31との溶接特性を向上させるためには、無地部10a、11aの溶接領域に強い圧力を加えて最大限に扁平に無地部10a、11aを折り曲げなければならない。 In a tabless cylindrical battery, in order to improve the welding characteristics between the uncoated portions 10a, 11a and the current collectors 30, 31, strong pressure must be applied to the welding areas of the uncoated portions 10a, 11a to bend them as flat as possible.

ところが、無地部10a、11aの溶接領域を折り曲げるとき、無地部10a、11aの模様が不規則に歪みながら変形されることがある。この場合、変形された部位が反対極性の電極と接触して内部短絡を起こすか、又は、無地部10a、11aに微細なクラックを誘発するおそれがある。また、電極組立体Aのコアに隣接した無地部32が折り曲げられながら電極組立体Aのコアにある空洞33の全部又は相当部分を閉塞する。この場合、電解質注液工程で問題が生じる。すなわち、電極組立体Aのコアにある空洞33は電解質が注入される通路として使用される。しかし、該通路が閉塞されれば、電解質を注入し難い。また、電解質注入器が空洞33に挿入される過程でコア付近において無地部32と干渉を起こし、無地部32が破れる問題が生じ得る。 However, when the welded areas of the uncoated portions 10a and 11a are bent, the patterns of the uncoated portions 10a and 11a may be deformed and distorted irregularly. In this case, the deformed portion may come into contact with an electrode of the opposite polarity, causing an internal short circuit, or may induce fine cracks in the uncoated portions 10a and 11a. In addition, the uncoated portion 32 adjacent to the core of the electrode assembly A is bent, blocking all or a significant portion of the cavity 33 in the core of the electrode assembly A. In this case, a problem occurs in the electrolyte injection process. That is, the cavity 33 in the core of the electrode assembly A is used as a passage through which the electrolyte is injected. However, if the passage is blocked, it is difficult to inject the electrolyte. In addition, when the electrolyte injector is inserted into the cavity 33, interference with the uncoated portion 32 near the core may occur, causing the uncoated portion 32 to break.

また、集電体30、31が溶接される無地部10a、11aの折曲部位は多重に重なっており、空いた空間(間隙)が存在してはならない。それによって、十分な溶接強度が得られ、レーザー溶接などの最新技術を使用する際にも、レーザーが電極組立体Aの内部に浸透して分離膜や活物質を溶融させる問題を防止することができる。 In addition, the bent portions of the plain areas 10a, 11a where the current collectors 30, 31 are welded must overlap in multiple places and must not have any open spaces (gaps). This ensures sufficient welding strength and prevents the laser from penetrating into the electrode assembly A and melting the separator or active material when using the latest technology such as laser welding.

一方、電極組立体Aの無地部10a、11aが折り曲げられながら形成された折曲表面領域には、巻取軸方向に電解質が通過可能な隙間が殆どない。無地部10a、11aが折り曲げられる過程で巻取直後には存在していた巻回ターンの間の隙間が殆どなくなるためである。したがって、無地部10a、11aの端部全体を折り曲げた構造では、電解質の含浸時間が増加するおそれがある。 On the other hand, in the folded surface area formed by folding the uncoated portions 10a, 11a of the electrode assembly A, there are almost no gaps through which the electrolyte can pass in the winding axis direction. This is because the gaps between the winding turns that existed immediately after winding are almost eliminated in the process of folding the uncoated portions 10a, 11a. Therefore, in a structure in which the entire ends of the uncoated portions 10a, 11a are folded, the electrolyte impregnation time may be increased.

また、従来のタブレス円筒形バッテリーは、電極組立体Aの上側に全体的に正極無地部10aが形成されている。したがって、電池ハウジングの上端の外周面を内部に押し込んでビーディング(beading)部を形成するとき、電極組立体Aの上端の周縁領域34が電池ハウジングによる圧迫を受けるようになる。このような圧迫は、電極組立体Aを部分的に変形させ、このとき、分離膜12が破れながら内部短絡が発生し得る。電池の内部で短絡が発生すれば、電池の発熱や爆発につながるおそれがある。 In addition, in a conventional table-less cylindrical battery, a positive electrode uncoated area 10a is formed on the entire upper side of the electrode assembly A. Therefore, when the outer peripheral surface of the upper end of the battery housing is pressed inward to form a beading portion, the peripheral area 34 of the upper end of the electrode assembly A is compressed by the battery housing. Such compression partially deforms the electrode assembly A, and at this time, the separator 12 may break, causing an internal short circuit. If a short circuit occurs inside the battery, it may lead to heat generation or explosion of the battery.

本発明は、上述した従来技術の背景下で創案されたものであって、電極組立体の両端に露出した無地部を折り曲げるとき無地部に加えられる応力ストレスを緩和できるように改善された無地部の構造を有する電極組立体を提供することを一目的とする。 The present invention was devised against the background of the above-mentioned conventional technology, and has as its object to provide an electrode assembly having an improved uncoated portion structure that can reduce the stress applied to the uncoated portions when the uncoated portions exposed at both ends of the electrode assembly are folded.

また、本発明は、無地部が折り曲げられても電解質注入通路が閉塞されない電極組立体を提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly in which the electrolyte injection passage is not blocked even if the uncoated portion is folded.

また、本発明は、電池ハウジングの上端がビーディングされるとき電極組立体の上端周縁と電池ハウジングの内面とが接触することを防止可能な構造を含む電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly that includes a structure that can prevent the upper edge of the electrode assembly from coming into contact with the inner surface of the battery housing when the upper end of the battery housing is beaded.

また、本発明は、電極の無地部に分切片構造を適用し、分切片の寸法(幅、高さ、離隔ピッチ)を最適化させて溶接ターゲット領域として使用される領域の分切片の積層数を十分に増加させることによって、溶接領域の物性を改善した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly that improves the physical properties of the welding area by applying a segment structure to the uncoated portion of the electrode and optimizing the dimensions of the segments (width, height, and spacing pitch) to sufficiently increase the number of segments stacked in the area used as the welding target area.

また、本発明は、分切片の折り曲げによって形成された折曲表面領域に集電体を広い面積で溶接させた構造を適用することで、エネルギー密度が向上し、抵抗が減少した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly with improved energy density and reduced resistance by applying a structure in which a current collector is welded over a wide area to the folded surface area formed by bending the segments.

また、本発明は、電極組立体に対して集電体を安定的に溶接可能な構造の電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly having a structure that allows the current collector to be stably welded to the electrode assembly.

また、本発明は、電解質の含浸特性が改善された電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electrode assembly with improved electrolyte impregnation characteristics.

また、本発明は、上部で電気的配線を実行できるようにデザインが改善された端子及び集電体を含むバッテリーを提供することを一目的とする。 Another object of the present invention is to provide a battery that includes terminals and current collectors with improved designs that allow electrical wiring to be performed at the top.

また、本発明は、改善された構造の電極組立体を含むバッテリー、該バッテリーを含むバッテリーパック、及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することを一目的とする。 Another object of the present invention is to provide a battery including an electrode assembly having an improved structure, a battery pack including the battery, and a vehicle including the battery pack.

本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、他の課題は下記の発明の説明から通常の技術者に明らかに理解できるであろう。 The technical problems that the present invention aims to solve are not limited to those described above, and other problems will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description of the invention.

上記の課題を達成するため、本発明の一態様による電極組立体は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体であって、前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一つは、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている活物質部と、活物質層がコーティングされていない無地部と、を含む。 To achieve the above object, an electrode assembly according to one aspect of the present invention is an electrode assembly in which a core and an outer circumferential surface are defined by winding a first electrode, a second electrode, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode around a winding shaft, and at least one of the first electrode and the second electrode includes an active material portion coated with an active material layer along the winding direction, and a plain portion not coated with the active material layer.

前記無地部の少なくとも一部は、それ自体が電極タブとして使用され得る。 At least a portion of the uncoated portion may itself be used as an electrode tab.

前記無地部は、前記活物質層との境界領域である基端部に前記巻取方向に沿って形成された絶縁層を含み得る。 The uncoated portion may include an insulating layer formed along the winding direction at the base end, which is the boundary region with the active material layer.

前記無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている区間を含み得る。 The plain portion may include a section that is divided into a plurality of segments that can be bent independently by a plurality of cutting grooves provided along the winding direction.

前記切断溝の底部と前記絶縁層との間のギャップは、前記巻取方向に沿って変わり得る。 The gap between the bottom of the cutting groove and the insulating layer may vary along the winding direction.

前記分切片を折り曲げるとき、前記絶縁層が前記無地部の基端部を支持することにより、無地部の基端部の変形を防止し得る。基端部の剛性が補強されるため、前記分切片を折り曲げるとき、分切片の下端部を基準にして分切片を正確に折り曲げることができる。 When the segment is bent, the insulating layer supports the base end of the uncoated portion, thereby preventing deformation of the base end of the uncoated portion. Since the rigidity of the base end is reinforced, the segment can be bent accurately based on the bottom end of the segment.

前記絶縁層の少なくとも一部は、前記分離膜の外側に露出し得る。前記分切片の折り曲げ時に分離膜よりも外側に突出する無地部の部分を絶縁層で覆うことにより、隣り合う異なる極性の電極間で短絡が生じることを防止することができる。 At least a portion of the insulating layer may be exposed to the outside of the separation membrane. By covering the uncoated portion that protrudes outward from the separation membrane when the divided piece is folded with an insulating layer, it is possible to prevent a short circuit from occurring between adjacent electrodes of different polarities.

前記無地部上に形成された絶縁層は、前記活物質層よりも薄く、前記分離膜から離隔して配置され得る。すなわち、前記活物質層は前記分離膜と接する一方、前記無地部上の絶縁層と前記分離膜との間には間隔があり得る。これにより、前記絶縁層は、前記分切片の折り曲げ時にその折り曲げ力によって無地部の基端部が多少変形されても、その変形量が前記分離膜に影響を及ぼすことを最小化することができる。 The insulating layer formed on the uncoated portion may be thinner than the active material layer and may be disposed at a distance from the separator. That is, the active material layer may be in contact with the separator, while there may be a gap between the insulating layer on the uncoated portion and the separator. As a result, even if the base end of the uncoated portion is deformed to some extent due to the bending force when the divided piece is bent, the insulating layer can minimize the effect of the deformation on the separator.

電極の所定領域において、前記ギャップは他の領域よりも増加又は減少し得る。 In certain areas of the electrode, the gap may be larger or smaller than in other areas.

電極の所定領域において、前記ギャップは、前記巻取方向と平行な一方向に沿って一定であるか、若しくは、前記巻取方向と平行な一方向に沿って徐々に又は段階的に増加し得る。 In a given region of the electrode, the gap may be constant along a direction parallel to the winding direction, or may increase gradually or in steps along a direction parallel to the winding direction.

前記ギャップは、0.2mm~4mmであり得る。 The gap may be between 0.2 mm and 4 mm.

前記分切片は、下部から上部に向かって巻取方向の幅が減少する幾何学的な形態を有し、コア側から外周側に向かってその下部内角が徐々に又は段階的に増加し得る。 The segments have a geometric shape in which the width in the winding direction decreases from the bottom to the top, and the lower interior angle may increase gradually or in stages from the core side to the outer periphery side.

複数の前記分切片は、巻取方向において隣り合う分切片同士の下部内角が同じである分切片グループを複数備え得る。分切片をグループ化して管理すると、設計及び製造管理が容易である。 The multiple segments may include multiple segment groups in which adjacent segments in the winding direction have the same bottom interior angle. Managing the segments in groups makes design and manufacturing easier.

或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角θは、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角と同一であるか又はそれよりも大きくなり得る。ゼリーロール型の電極組立体は、外周に向かうにつれて曲率が減少する。したがって、外周の近くに配置される分切片であるほど、その下部内角を大きくすることで、電極組立体の円周方向において隣り合う分切片同士の隙間を最小化することができ、これは後述する集電体の溶接強度を確保するのに役立つ。 The lower interior angle θ of each of the segments belonging to a segment group can be the same as or larger than the lower interior angle of each of the segments belonging to a segment group arranged closer to the core. The curvature of a jelly-roll type electrode assembly decreases toward the outer periphery. Therefore, by making the lower interior angle larger for segments arranged closer to the outer periphery, the gap between adjacent segments in the circumferential direction of the electrode assembly can be minimized, which helps ensure the welding strength of the current collector, as described below.

複数の前記分切片は、巻取方向で隣り合う分切片同士において、下部内角θ、分切片の軸方向の高さH、分切片の巻取方向の幅D、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチPから選択された第1要素が同じである分切片グループを複数備え得る。 The plurality of said segments may include a plurality of segment groups in which adjacent segments in the winding direction have the same first element selected from the lower interior angle θ, the axial height H of the segment, the winding direction width D of the segment, the shape of the segment, the height of the bottom of the cutting groove between the two segments, and the separation pitch P between the two segments.

ここで、異なる分切片グループに属する分切片同士は、前記第1要素が相異なり得る。 Here, the first elements may be different between the sub-segment segments belonging to different sub-segment groups.

前記第1要素が分切片の下部内角であるとき、或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角は、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角よりも大きくなり得る。 When the first element is a lower interior angle of a segment, the lower interior angle of each of the segments belonging to a segment group may be greater than the lower interior angle of each of the segments belonging to a segment group located closer to the core.

前記第1要素が分切片の軸(ゼリーロール型の巻取軸)方向の高さであるとき、或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの高さは、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの高さよりも高くなり得る。すると、外周側に配置された分切片が折り曲げられたとき、それよりもコア側に配置された分切片と重なる枚数をさらに増やすことができ、電極組立体の半径方向において、折り曲げられた分切片が重なる枚数を均一に維持することで、集電体の溶接に適し、溶接が容易な折曲表面領域を確保することができる。 When the first element is the height of the segment in the axial direction (the winding axis of a jelly roll type), the height of each segment belonging to a segment group can be higher than the height of each segment belonging to a segment group arranged closer to the core. Then, when the segment arranged on the outer periphery side is folded, the number of segments overlapping with the segment arranged closer to the core can be further increased, and by maintaining a uniform number of overlaps of the folded segments in the radial direction of the electrode assembly, a folded surface area suitable for welding the current collector and easy to weld can be secured.

前記第1要素が分切片の巻取方向の幅であるとき、或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの巻取方向の幅は、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの巻取方向の幅よりも広くなり得る。ゼリーロール状に巻き取られた電極組立体は、外周側に向かうにつれて曲率半径が大きくなる。したがって、分切片が円滑に折り曲げられるように、巻取方向における幅は徐々に増加することが好ましい。 When the first element is the width of the segments in the winding direction, the width of each segment in a segment group in the winding direction can be wider than the width of each segment in a segment group arranged closer to the core. The electrode assembly wound into a jelly roll shape has a larger radius of curvature toward the outer periphery. Therefore, it is preferable that the width in the winding direction gradually increases so that the segments can be folded smoothly.

同一分切片グループに属する分切片同士は、前記第1要素だけではなく、分切片の下部内角、分切片の軸方向の高さ、分切片の巻取方向の幅、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチから前記第1要素と重ならないように選択された第2要素も同じであり得る。 Segments belonging to the same segment group may have the same second element selected not only from the first element but also from the bottom interior angle of the segment, the axial height of the segment, the winding direction width of the segment, the shape of the segment, the height of the bottom of the cutting groove between the two segments, and the spacing pitch between the two segments so as not to overlap with the first element.

例えば、同一分切片グループに属する分切片同士は、分切片の下部内角、分切片の軸方向の高さ、分切片の巻取方向の幅、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチがすべて略同一であり得る。 For example, the inner angle of the bottom of the segment, the axial height of the segment, the width of the segment in the winding direction, the shape of the segment, the height of the bottom of the cutting groove between two segments, and the separation pitch between two segments may all be approximately the same.

異なる分切片グループに属する分切片同士は、前記第2要素が相異なり得る。例えば、異なる分切片グループに属する分切片同士は、分切片の下部内角、分切片の軸方向の高さ、及び分切片の巻取方向の幅が相異なり得る。 The second element may be different between the segments belonging to different segment groups. For example, the lower interior angle of the segment, the axial height of the segment, and the width of the segment in the winding direction may be different between the segments belonging to different segment groups.

複数の前記分切片グループ同士の間には、前記同一分切片グループ内の分切片間の離隔ピッチよりも大きいグループ間離隔間隔Dbが存在し得る。 Between the multiple minute segment groups, there may be an inter-group separation distance Db that is greater than the separation pitch between minute segments within the same minute segment group.

前記グループ間離隔間隔Dbは、電極組立体の軸方向と垂直な表面において折り曲げられた分切片によって覆われない電解質含浸部を提供し得る。前記電解質含浸部に対応する領域は集電体と溶接されず、電解質の含浸性を向上させることができる。 The group spacing Db can provide an electrolyte-impregnated portion that is not covered by the folded pieces on the surface perpendicular to the axial direction of the electrode assembly. The area corresponding to the electrolyte-impregnated portion is not welded to the current collector, which can improve electrolyte impregnation.

前記グループ間離隔間隔によって分離された前記分切片グループは、前記電極組立体の中心に対して放射状に配置されて複数の分切片整列部を形成し得る。また、前記グループ間離隔間隔が巻き取られた領域によって形成される電解質含浸部も、前記電極組立体の中心に対して放射状に配置され得る。これにより、集電体との溶接領域を確実に確保しながらも、電解質が含浸可能な通路を確保することができる。 The segment groups separated by the inter-group spacing may be arranged radially with respect to the center of the electrode assembly to form a plurality of segment alignment portions. The electrolyte impregnation portion formed by the area where the inter-group spacing is wound may also be arranged radially with respect to the center of the electrode assembly. This makes it possible to ensure a welding area with the current collector while also ensuring a passage through which the electrolyte can be impregnated.

前記分切片整列部に含まれた分切片は、電極組立体のコアに向かって半径方向に折り曲げられ、複数の分離領域で折曲表面領域を形成し得る。 The segments included in the segment alignment section may be bent radially toward the core of the electrode assembly to form a bent surface area with a plurality of separation regions.

前記円周方向において隣り合う分切片整列部(又は折曲表面領域)間の円周方向の角度は、略30°、40°、45°、60°、72°、90°、120°、又は180°であり得る。前記角度は、電極組立体のコア中心から各分切片整列部(又は折曲表面領域)の幾何中心(geometric center)を連結した線を角度測定線と定義するとき、円周方向で隣接する角度測定線間の角度である。幾何中心は、分切片整列部(又は折曲表面領域)を軸方向から眺めたとき、分切片整列部(又は折曲表面領域)の外周によって近似的に形成される図形の幾何中心である。幾何中心は該当図形の重心であり得る。 The circumferential angle between adjacent segment alignment parts (or folded surface regions) in the circumferential direction may be approximately 30°, 40°, 45°, 60°, 72°, 90°, 120°, or 180°. The angle is the angle between adjacent angle measurement lines in the circumferential direction when a line connecting the geometric center of each segment alignment part (or folded surface region) from the core center of the electrode assembly is defined as an angle measurement line. The geometric center is the geometric center of a figure approximately formed by the outer periphery of the segment alignment part (or folded surface region) when the segment alignment part (or folded surface region) is viewed from the axial direction. The geometric center may be the center of gravity of the figure.

集電体は複数の折曲表面領域に溶接され得る。溶接箇所は、円周方向において等間隔で12ヶ所、9ヶ所、8ヶ所、6ヶ所、5ヶ所、4ヶ所、3ヶ所、又は2ヶ所であり得る。 The current collector may be welded to multiple folded surface areas. The welds may be 12, 9, 8, 6, 5, 4, 3, or 2 equally spaced circumferentially.

前記グループ間離隔間隔及び前記分切片グループの巻取方向の幅のうちの少なくとも一つは、コアから外周側に向かって徐々に又は段階的に増加し得る。これにより、前記分切片が折り曲げられて形成される折曲表面領域及び/又は前記分切片が覆わない電極組立体の軸方向表面の形状が実質的に中心領域のない扇形状になり得る。 At least one of the spacing between the groups and the width of the segment groups in the winding direction may increase gradually or stepwise from the core toward the outer periphery. This allows the shape of the folded surface area formed by folding the segments and/or the axial surface of the electrode assembly not covered by the segments to be substantially fan-shaped with no central area.

前記無地部は、前記電極組立体のコアに隣接した第1部分と、前記電極組立体の外周表面に隣接した第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に介在された第3部分と、を含み得る。 The uncoated portion may include a first portion adjacent to the core of the electrode assembly, a second portion adjacent to the outer peripheral surface of the electrode assembly, and a third portion interposed between the first portion and the second portion.

前記第3部分は、前記分切片を含み得る。 The third portion may include the segment.

前記第2部分には分切構造がなくてもよい。 The second portion may not have a dividing structure.

好ましくは、前記第1部分及び前記第2部分の少なくとも一つは、前記第3部分よりも巻取軸方向の高さが相対的に低くなり得る。 Preferably, at least one of the first portion and the second portion may have a relatively lower height in the winding axis direction than the third portion.

前記第1部分と第3部分とは、これらを連結する区間なしに直接連結されるか又はこれらを連結する区間を介して連結され得る。 The first and third parts may be directly connected without a section connecting them, or may be connected via a section connecting them.

前記第3部分と第2部分とは、これらを連結する区間なしに直接連結されるか又はこれらを連結する区間を介して連結され得る。 The third part and the second part may be directly connected without a section connecting them, or may be connected via a section connecting them.

巻取方向において、前記第1部分の区間はコア側端部から始まり得る。 In the winding direction, the section of the first portion may start from the core side end.

巻取方向において、前記第3部分の長さが前記第1部分及び前記第2部分の長さよりも長くなり得る。 In the winding direction, the length of the third portion may be longer than the lengths of the first portion and the second portion.

巻取方向において、前記第2部分は、電極組立体の最外郭に露出する少なくとも最終の1ターンを含み得る。 In the winding direction, the second portion may include at least the final turn that is exposed at the outermost edge of the electrode assembly.

所定区間の無地部の高さとは、該当区間の平均高さを意味するか、又は、該当区間における最大高さを意味し得る。 The height of the plain part in a given section may mean the average height of that section or the maximum height in that section.

前記第1部分の高さは、巻取方向に沿って一定であり得る。すなわち、前記第1部分は分切片を備えなくてもよい。 The height of the first portion may be constant along the winding direction. That is, the first portion may not have a segment.

前記第3部分の少なくとも一部区間では、コア側から外周側に向かって前記分切片の高さが増加し得る。 In at least a portion of the third portion, the height of the segment may increase from the core side toward the outer periphery.

このとき、前記分切片の高さは、段階的に増加し得る。 At this time, the height of the segments can increase in stages.

また、前記高さが段階的に増加するほど、それぞれの高さに該当する区間の巻取方向の長さ(幅)も段階的に増加し得る。 In addition, as the height increases stepwise, the length (width) in the winding direction of the section corresponding to each height may also increase stepwise.

前記第2部分も前記分切片を含み得る。 The second portion may also include the segment.

前記分切片は、電極組立体の半径方向に折り曲げられ得る。 The segments can be bent in the radial direction of the electrode assembly.

前記分切片は、電極組立体の中心軸に向かってコア側に、すなわち求心方向に折り曲げられ得る。 The segments can be bent toward the core, i.e., in a centripetal direction, toward the central axis of the electrode assembly.

前記第1部分は分切片を備えず、折り曲げられなくてもよい。 The first portion may not have a split piece and may not be bent.

前記最終の1ターンは、前記分切片を含まなくてもよい。また、前記最終の1ターンの高さは第3部分よりも低くなり得る。ゼリーロール型の電極組立体を形成する際、最終の1ターンに折り曲げられる分切片があると、分切片の予期せぬ変形を防止しなければならないため、電極組立体の取り扱いが煩雑になる。最終の1ターンの分切片を除去することにより、このような煩雑性を減らすことができる。 The final turn may not include the segment. Also, the height of the final turn may be lower than the third portion. When forming a jelly roll type electrode assembly, if the final turn has a segment that can be folded, handling of the electrode assembly becomes cumbersome because unexpected deformation of the segment must be prevented. By removing the segment of the final turn, such cumbersomeness can be reduced.

前記電極組立体の中心には、軸方向に延在した中空部が設けられ、折り曲げられた前記分切片はコア側方向において前記中空部を塞がなくてよい。 The electrode assembly has a hollow portion extending in the axial direction at its center, and the folded segment does not need to block the hollow portion in the direction toward the core.

折り曲げられた前記第3部分は、軸方向で重なり得る。 The folded third portion may overlap in the axial direction.

折り曲げられた前記第3部分と第2部分とは、軸方向で重なり得る。 The folded third portion and second portion may overlap in the axial direction.

複数の前記分切片は、それぞれ台形であり得る。 Each of the multiple segments may be trapezoidal.

一形態において、前記第3部分の少なくとも一部区間は、コア側から外周側に向かって巻取軸方向の高さが段階的に増加し得る。 In one embodiment, the height of at least a portion of the third section in the axial direction of winding may increase stepwise from the core side toward the outer periphery.

他の形態において、前記第3部分の少なくとも一部区間は、複数の分切片に分割され得る。 In another embodiment, at least a portion of the third portion may be divided into a plurality of segments.

前記無地部は、巻取軸の軸方向端部から軸方向内側(電極組立体の軸方向端部から軸方向中央部に向かう方向)に延設された切断溝によって分割され得る。切断溝の形状は、切断溝の両側に位置した分切片の側部の形状によって決定される。前記無地部の切欠き加工(notching)を通じて切欠き部位で前記無地部の少なくとも一部を除去することなく、前記無地部を単に切断した場合、切断線も切断溝として見なされ得る。 The uncoated portion may be divided by a cutting groove extending from the axial end of the winding shaft toward the axial center (from the axial end of the electrode assembly toward the axial center). The shape of the cutting groove is determined by the shape of the sides of the divided pieces located on both sides of the cutting groove. If the uncoated portion is simply cut without removing at least a portion of the uncoated portion at the notch through notching, the cutting line may also be considered as a cutting groove.

さらに他の形態において、複数の前記分切片はそれぞれ、四角形、台形、三角形、平行四辺形、半円形又は半楕円形の形状を有し得る。 In yet another embodiment, each of the segments may have a rectangular, trapezoidal, triangular, parallelogram, semicircular, or semielliptical shape.

一具現例において、複数の前記分切片はそれぞれ台形であり、複数の前記分切片は個別に又はグループ毎にコア側から外周側に向かって台形の下部内角が増加し得る。 In one embodiment, each of the plurality of segments is a trapezoid, and the lower interior angle of the trapezoid may increase from the core side to the outer periphery side for each of the plurality of segments individually or in groups.

前記分切片によって、前記無地部の軸方向の延在長さは、巻取方向に沿って変化し得る。説明の便宜上、巻取方向の所定の位置における無地部の軸方向の延在長さ(軸方向において先端部に至る距離)を単に高さと称すると、第1巻取方向位置における無地部の高さが第2巻取方向位置における無地部の高さよりも高いということの意味を明確に理解できるであろう。 The segment allows the axial extension length of the plain portion to vary along the winding direction. For ease of explanation, if the axial extension length of the plain portion at a given position in the winding direction (the axial distance to the tip) is simply referred to as the height, it will be possible to clearly understand what is meant by the height of the plain portion at the first winding direction position being higher than the height of the plain portion at the second winding direction position.

実施形態において、無地部の高さを説明する際には、無地部の高さの絶対値よりも、相異なる巻取方向位置で測定される無地部の高さの相対値に意味があるため、無地部の高さの測定においてその高さ測定の基準になる線(零点)についての規定は省略することにする。 In the embodiment, when describing the height of the plain area, the relative value of the height of the plain area measured at different positions in the winding direction is more meaningful than the absolute value of the height of the plain area, so the specification of the line (zero point) that serves as the reference point for measuring the height of the plain area will be omitted.

前記無地部の高さは、分切片の上端部に該当する部位、分切片を形成するために設けられた切断溝に該当する部位、前記切断溝の底部に該当する部位において相異なり得る。すなわち、分切片の形状と大きさ、切断溝の形状と大きさが同一であっても、軸方向で測定される無地部の高さは、巻取方向において決定されたその測定位置によって変わり得る。例えば、概略的に、分切片の頂点に対応する巻取方向位置における無地部の高さが、切断溝の底部に対応する巻取方向位置における無地部の高さよりも高いことは明らかであろう。 The height of the uncoated portion may differ between the portion corresponding to the top end of the segment, the portion corresponding to the cut groove provided to form the segment, and the portion corresponding to the bottom of the cut groove. That is, even if the shape and size of the segment and the shape and size of the cut groove are the same, the height of the uncoated portion measured in the axial direction may vary depending on the measurement position determined in the winding direction. For example, it is clear that, roughly speaking, the height of the uncoated portion at a winding direction position corresponding to the apex of the segment is higher than the height of the uncoated portion at a winding direction position corresponding to the bottom of the cut groove.

また、分切片毎にその上端部の高さが異なり得、切断溝毎にその形状が異なり得、切断溝の底部の高さも異なり得る。すなわち、分切片の形状と大きさ、切断溝の形状と大きさが変わり得るため、軸方向において測定される無地部の高さは、巻取方向に沿って決定されたその測定位置によって変わり得る。 In addition, the height of the upper end of each segment may differ, the shape of each cut groove may differ, and the height of the bottom of the cut groove may also differ. In other words, since the shape and size of the segment and the shape and size of the cut groove may vary, the height of the plain portion measured in the axial direction may vary depending on the measurement position determined along the winding direction.

一方、前記分切片の高さは、該当分切片を規定する切断溝の底部から該当分切片の先端部に至る軸方向の距離(H)で規定され得る。分切片を基準にして両側の切断溝の底部の高さが異なる場合は、該分切片の高さは両側の切断溝の底部の高さの平均高さ地点から前記分切片の先端部に至る軸方向の距離で規定され得る。 Meanwhile, the height of the segment may be defined as the axial distance (H) from the bottom of the cutting groove that defines the segment to the tip of the segment. If the heights of the bottoms of the cutting grooves on both sides of the segment are different, the height of the segment may be defined as the axial distance from the average height point of the bottom heights of the cutting grooves on both sides to the tip of the segment.

好ましくは、複数の前記分切片の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは、個別に又はグループ毎にコア側から外周側に向かって段階的に増加し得る。 Preferably, at least one of the height in the winding axial direction and the width in the winding direction of the multiple segments can increase stepwise from the core side to the outer periphery side, either individually or for each group.

好ましくは、複数の前記分切片はそれぞれ、巻取方向において1mm~11mmの幅条件、巻取軸方向において2mm~10mmの高さ条件、及び巻取方向において0.05mm~1mmの離隔ピッチ条件のうちの少なくとも一つの条件を満たし得る。 Preferably, each of the multiple segments satisfies at least one of the following conditions: a width of 1 mm to 11 mm in the winding direction, a height of 2 mm to 10 mm in the winding axial direction, and a separation pitch of 0.05 mm to 1 mm in the winding direction.

好ましくは、前記分切片の切断溝の底部と前記活物質層との間にギャップが存在し、ギャップは0.2mm~4mmであり得る。 Preferably, there is a gap between the bottom of the cut groove of the segment and the active material layer, and the gap may be 0.2 mm to 4 mm.

好ましくは、複数の前記分切片は、コア側から外周側に向かって複数の分切片グループを形成し、同一分切片グループに属した分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが同じであり得る。 Preferably, the multiple segments form multiple segment groups from the core side toward the outer periphery, and the segments belonging to the same segment group may have at least one of the same width in the winding direction, height in the winding axial direction, and spacing pitch in the winding direction.

好ましくは、前記電極組立体の半径方向において、連続して隣接する三つの分切片グループの巻取方向の幅をそれぞれW1、W2及びW3としたとき、W2/W1よりもW3/W2が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。 Preferably, when the widths in the winding direction of three consecutive adjacent segment groups in the radial direction of the electrode assembly are W1, W2, and W3, respectively, the combination of segment groups may include a combination in which W3/W2 is smaller than W2/W1.

好ましくは、同一分切片グループに属した分切片は、コア側から外周側に向かって巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが段階的に増加し得る。 Preferably, the segments belonging to the same segment group may have at least one of the width in the winding direction, the height in the winding axial direction, and the separation pitch in the winding direction gradually increased from the core side to the outer periphery side.

一具現例において、複数の分切片グループのうちの少なくとも一部は、電極組立体の同一巻回ターンに配置され得る。 In one embodiment, at least some of the multiple segment groups may be arranged on the same winding turn of the electrode assembly.

他の具現例において、前記第1部分又は前記第2部分は無地部の分切構造がなくてもよい。 In other embodiments, the first portion or the second portion may not have a dividing structure of the plain portion.

前記分切片は、半径方向に折り曲げられ得る。 The segments can be bent radially.

複数の前記分切片は、すべて折り曲げられ得る。 All of the multiple segments can be folded.

複数の前記分切片のうち一部は、折り曲げられなくてもよい。 Some of the multiple segments do not need to be folded.

好ましくは、複数の前記分切片は、コア側に折り曲げられながら巻取軸方向に沿って多重に重なり得る。 Preferably, the multiple segments can be folded toward the core and overlap each other along the winding axis.

好ましくは、前記電極組立体のコアには空洞が設けられ、前記空洞は、前記コア側に折り曲げられた複数の分切片によって閉塞されずに開放され得る。 Preferably, a cavity is provided in the core of the electrode assembly, and the cavity can be opened without being blocked by a plurality of segments bent toward the core.

そのため、前記第1部分の半径方向の長さRと前記第3部分の最内側分切片の折曲長さHとは、関係式「H≦R」を満たし得る。 Therefore, the radial length R of the first portion and the bending length H of the innermost segment of the third portion can satisfy the relation "H≦R".

一具現例において、前記第2部分は、コア側から外周側に向かって高さが段階的に又は徐々に減少し得る。 In one embodiment, the height of the second portion may decrease stepwise or gradually from the core side to the outer periphery side.

一具現例において、前記第2部分は、複数の分切片に分割されており、前記第2部分に含まれた複数の分切片は、前記第3部分に含まれた複数の分切片よりも巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが大きくなり得る。 In one embodiment, the second portion is divided into a plurality of segments, and the plurality of segments included in the second portion may have at least one of a width in the winding direction, a height in the winding axis direction, and a separation pitch in the winding direction that is greater than the plurality of segments included in the third portion.

前記切断溝の底部の高さに対応するように巻取方向(外周方向)に沿って引いた仮想の直線を基準線DLとすると、該基準線は前記無地部の巻取方向(X軸)と平行な直線であり得る。 If an imaginary straight line drawn along the winding direction (circumferential direction) so as to correspond to the height of the bottom of the cut groove is taken as the reference line DL, the reference line can be a straight line parallel to the winding direction (X-axis) of the plain portion.

前記基準線は、分切片を形成するために隣り合う二つの分切片の間に設けられた切断溝の底部と対応する位置に配置され得る。 The reference line can be positioned at a position corresponding to the bottom of a cutting groove provided between two adjacent pieces to form the piece.

複数の前記切断溝の底部の高さは、巻取軸方向において互いに対応し得る。このような場合、前記基準線の位置は切断溝の底部に対応する位置で規定され得る。 The heights of the bottoms of the multiple cutting grooves may correspond to each other in the winding axis direction. In such a case, the position of the reference line may be defined at a position corresponding to the bottom of the cutting groove.

複数の前記切断溝の底部の高さは相異なってもよい。 The bottom heights of the multiple cutting grooves may be different.

複数の切断溝の底部の殆ど(例えば、50%以上)が特定の高さに位置し、一部切断溝の底部の高さのみが前記特定の高さと相違する場合、前記基準線の位置は前記特定の高さに対応して決定され得る。すなわち、このような場合は、巻取方向において最大長さを占める切断溝の底部の高さを基準にして前記基準線を決定し得る。例えば、巻取方向において切断溝の底部が占める全体長さのうちの約2/3が第1高さであり、残りの1/3に該当する切断溝の底部の高さが第1高さと相違すれば、前記基準線は前記第1高さに対応する位置で規定され得る。 When most of the bottoms of the multiple cut grooves (e.g., 50% or more) are located at a specific height and only the height of the bottoms of some of the cut grooves differs from the specific height, the position of the reference line can be determined corresponding to the specific height. That is, in such a case, the reference line can be determined based on the height of the bottom of the cut groove that occupies the maximum length in the winding direction. For example, if about 2/3 of the total length occupied by the bottoms of the cut grooves in the winding direction is the first height and the height of the bottom of the cut groove that corresponds to the remaining 1/3 differs from the first height, the reference line can be defined at a position corresponding to the first height.

複数の切断溝の底部の高さが特定の高さに集中していない場合(最大頻度の高さを有する切断溝が形成された無地部区間の比率が電極の全体長さ対比50%未満である場合)は、前記基準線は、複数の前記切断溝の底部の高さの平均高さに位置するように設定され得る。例えば、活物質層と無地部との境界地点を基準にして高さを測定したとき、切断溝の底部の高さが2mmである無地部区間が占める長さが電極の全体長さ対比30%、切断溝の底部の高さが3mmである無地部区間が巻取方向で占める長さが電極の全体長さ対比30%、切断溝の底部の高さが4mmである無地部区間が巻取方向で占める長さが電極の全体長さ対比40%であれば、基準線は、2×0.3+3×0.3+4×0.4である高さ3.1mmに位置し得る。 If the heights of the bottoms of the multiple cut grooves are not concentrated at a specific height (if the ratio of the plain section in which the cut grooves having the highest frequency height are formed is less than 50% of the total length of the electrode), the reference line may be set to be located at the average height of the bottoms of the multiple cut grooves. For example, when the height is measured based on the boundary point between the active material layer and the plain section, if the length of the plain section in which the bottoms of the cut grooves are 2 mm high is 30% of the total length of the electrode, the length of the plain section in which the bottoms of the cut grooves are 3 mm high is 30% of the total length of the electrode in the winding direction, and the length of the plain section in which the bottoms of the cut grooves are 4 mm high is 40% of the total length of the electrode in the winding direction, the reference line may be located at a height of 3.1 mm, which is 2 x 0.3 + 3 x 0.3 + 4 x 0.4.

前記分離膜の幅方向(Y軸)の末端SLの位置は、前記基準線DLと関連して規制され得る。 The position of the end SL of the separation membrane in the width direction (Y axis) can be regulated in relation to the reference line DL.

複数の前記分切片のうち、最低高さの分切片を最小分切片と称する。 Of the multiple segments, the segment with the lowest height is referred to as the minimum segment.

最低高さの分切片を決定する際、折り曲げられない分切片は除外してもよい。すなわち、前記最小分切片は、折曲表面領域に含まれた折り曲げられた分切片のうちの、高さが最低である分切片を意味し得る。折曲表面領域とは、電極組立体の端面のうち、分切片が半径方向に折り曲げられながら巻取軸方向に沿って多重に重なった領域を意味する。 When determining the minimum height of the segment, segments that are not folded may be excluded. That is, the minimum segment may refer to the segment that has the minimum height among the folded segments included in the folded surface area. The folded surface area refers to the area of the end surface of the electrode assembly where the segments are folded radially and overlap in multiple layers along the winding axis direction.

前記最小分切片は、折り曲げられる分切片の中から決定され得る。 The minimum segment can be determined from among the segments that can be folded.

分切片の高さが2mm未満であると、分離膜と分切片との干渉によって分切片が円滑に折り曲げられないおそれがある。 If the height of the segment is less than 2 mm, there is a risk that the segment will not bend smoothly due to interference between the separation membrane and the segment.

そこで、前記最小分切片は、2mm以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。 Therefore, the minimum segment can be determined from among segments having a height of 2 mm or more.

分切片の高さが3mm未満であると、折曲過程で意図した方向へと円滑に折り曲げられないか、又は、意図しない方向へのフォーミングが行われるおそれがある。 If the height of the split piece is less than 3 mm, it may not be bent smoothly in the intended direction during the folding process, or it may be formed in an unintended direction.

そこで、前記最小分切片は、3mm以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。 Therefore, the minimum segment can be determined from among segments having a height of 3 mm or more.

分切片の高さが4mm未満であると、分切片同士の溶接及び/又は集電体と分切片との溶接が不完全に行われるおそれがある。 If the height of the segments is less than 4 mm, there is a risk that the welding between the segments and/or between the current collector and the segments will be incomplete.

そこで、前記最小分切片は、4mm以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。 Therefore, the minimum segment can be determined from among segments having a height of 4 mm or more.

分切片の高さが5mm以上であると、製造誤差などを考慮しても、折曲工程で確実な折り曲げが可能である。 If the height of the divided pieces is 5 mm or more, it is possible to fold them reliably during the folding process, even taking into account manufacturing errors.

そこで、前記最小分切片は、5mm以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。 Therefore, the minimum segment can be determined from among segments having a height of 5 mm or more.

前記分離膜の幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、前記最小分切片の高さHaの30%以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、前記最小分切片の高さの30%以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。 The widthwise end SL of the separator may be located outside the electrode assembly within 30% of the height Ha of the minimum segment based on the reference line DL, or may be located inside the electrode assembly within 30% of the height Ha of the minimum segment.

すなわち、分離膜の幅方向の末端の位置は、「DL±0.3Ha」の範囲に存在し得る。 In other words, the position of the separation membrane's end in the width direction can be in the range of "DL ± 0.3Ha".

前記分離膜の幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、1.5mm以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、1.5mm以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。 The widthwise end SL of the separator may be located within 1.5 mm from the reference line DL toward the outer side of the electrode assembly, or within 1.5 mm from the inner side of the electrode assembly.

すなわち、分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±1.5mm」の範囲に存在し得る。 In other words, the position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be in the range of "DL ± 1.5 mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、1.2mm以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、1.2mm以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。 The widthwise end SL of the separator may be located within 1.2 mm from the reference line DL toward the outer side of the electrode assembly, or within 1.2 mm from the reference line DL toward the inner side of the electrode assembly.

すなわち、分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±1.2mm」の範囲に存在し得る。 In other words, the position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be in the range of "DL ± 1.2 mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、0.9mm以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、0.9mm以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。 The widthwise end SL of the separator may be located within 0.9 mm from the reference line DL toward the outer side of the electrode assembly, or within 0.9 mm from the inner side of the electrode assembly.

すなわち、分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±0.9mm」の範囲に存在し得る。 In other words, the position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be in the range of "DL ± 0.9 mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、0.6mm以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、0.6mm以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。 The widthwise end SL of the separator may be located within 0.6 mm from the reference line DL toward the outer side of the electrode assembly, or within 0.6 mm from the reference line DL toward the inner side of the electrode assembly.

すなわち、分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±0.6mm」の範囲に存在し得る。 In other words, the position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be in the range of "DL ± 0.6 mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±0.3Ha」且つ「DL±1.5mm」の範囲に存在し得る。 The position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be within the range of "DL ± 0.3Ha" and "DL ± 1.5mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±0.3Ha」且つ「DL±1.2mm」の範囲に存在し得る。 The position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be within the range of "DL±0.3Ha" and "DL±1.2mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±0.3Ha」且つ「DL±0.9mm」の範囲に存在し得る。 The position of the end SL of the separation membrane in the width direction can be within the range of "DL ± 0.3Ha" and "DL ± 0.9mm".

前記分離膜の幅方向の末端SLの位置は、「DL±0.3Ha」且つ「DL±0.6mm」の範囲に存在し得る。 The position of the end SL of the separation membrane in the width direction may be within the range of "DL±0.3Ha" and "DL±0.6mm".

前記分離膜は、多孔性高分子基材と、前記多孔性高分子基材の表面上に位置し、無機物粒子及びバインダー高分子を含む多孔性コーティング層と、を備え得る。 The separation membrane may include a porous polymer substrate and a porous coating layer located on the surface of the porous polymer substrate and including inorganic particles and a binder polymer.

前記多孔性コーティング層は、前記多孔性高分子基材の両面上に位置し得る。 The porous coating layer may be located on both sides of the porous polymer substrate.

複数の前記分切片は、所定の離隔ピッチを有し得る。 The multiple segments may have a predetermined spacing pitch.

前記離隔ピッチは、隣り合う二つの分切片の下端隅間の距離によって規定され得る。 The separation pitch can be determined by the distance between the bottom corners of two adjacent segments.

前記離隔ピッチは0.5mm以上であり得る。離隔ピッチが0.5mmよりも小さいと、応力が集中されて加工、巻き取り又は折り曲げなどの過程で該当切断溝の底部にクラックが生じるおそれがある。 The spacing may be 0.5 mm or more. If the spacing is less than 0.5 mm, stress may be concentrated, causing cracks at the bottom of the corresponding cut groove during processing, winding, bending, etc.

二つの分切片の下端隅の間は真っ直ぐに連結され得る。すなわち、前記切断溝の底部部位は、巻取方向(X軸)に延びた扁平な直線状であり得る。 The lower corners of the two pieces may be connected in a straight line. That is, the bottom portion of the cutting groove may be a flat, straight line extending in the winding direction (X-axis).

前記下端隅部位にはラウンド補強部が付け加えられ得る。 A rounded reinforcement may be added to the bottom corner.

前記ラウンド補強部の半径rは0.02mm以上であり得る。該当半径が0.02mm以上になれば、応力分散の効果を確実にもたらすことができる。 The radius r of the round reinforcement portion may be 0.02 mm or more. If the radius is 0.02 mm or more, the effect of dispersing stress can be reliably achieved.

前記ラウンド補強部の半径は0.1mm以下であり得る。該当半径が0.1mmを超過すると、応力分散の効果はそれ以上増加せず、切断溝の底部付近の空間が減少して電解質の含浸性が阻害されるおそれがある。 The radius of the round reinforcement portion may be 0.1 mm or less. If the radius exceeds 0.1 mm, the stress dispersion effect will not increase any more, and the space near the bottom of the cut groove may decrease, hindering the impregnation of the electrolyte.

前記離隔ピッチは1mm以下であり得る。離隔ピッチが1mmを超過すると、含浸性は増加せず、かえって折り曲げられた分切片の間に隙間が生じて集電体が十分に溶接されないおそれがある。 The spacing may be 1 mm or less. If the spacing exceeds 1 mm, impregnation will not increase, and gaps may occur between the folded pieces, causing the current collector to be insufficiently welded.

前記離隔ピッチは、これを規定する隣り合う分切片の巻取方向で測定される幅と関連して決定され得る。 The separation pitch can be determined in relation to the width, measured in the winding direction, of the adjacent segments that define it.

例えば、分切片の巻取方向の幅が増加するほど、分切片同士の間の離隔ピッチも増加する傾向を示し得る。これにより、電解質の含浸性が均一になり得る。 For example, as the width of the segments in the winding direction increases, the spacing between the segments may also tend to increase. This can result in more uniform electrolyte impregnation.

前記分切片の巻取方向の幅は、前記電極組立体のコア側から外周側に向かって徐々に増加する傾向を示し得る。 The width of the segments in the winding direction may tend to gradually increase from the core side to the outer periphery side of the electrode assembly.

前記分切片の巻取方向の幅は、前記電極組立体のコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加し得る。 The width of the segment in the winding direction may increase gradually or in steps from the core side to the outer periphery side of the electrode assembly.

これにより、前記離隔ピッチも前記電極組立体のコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加し得る。 As a result, the spacing pitch can also increase gradually or stepwise from the core side to the outer periphery side of the electrode assembly.

上記の課題を達成するため、本発明の他の一態様によるバッテリーは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体と、前記電極組立体を収納し、前記第1電極及び前記第2電極の一方と電気的に接続されて第1極性を有する電池ハウジングと、前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、前記第1電極及び前記第2電極の他方と電気的に接続され、表面が外側に露出した第2極性を有する端子と、を含む。 In order to achieve the above object, a battery according to another aspect of the present invention includes an electrode assembly in which a core and an outer circumferential surface are defined by winding a first electrode, a second electrode, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode around a winding shaft, a battery housing that houses the electrode assembly and is electrically connected to one of the first electrode and the second electrode and has a first polarity, a sealing body that seals an open end of the battery housing, and a terminal that is electrically connected to the other of the first electrode and the second electrode and has a second polarity with a surface exposed to the outside.

好ましくは、前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一つは、長辺端部に活物質層がコーティングされていない無地部を含み得る。 Preferably, at least one of the first electrode and the second electrode may include a plain portion at the long edge where the active material layer is not coated.

好ましくは、前記無地部の少なくとも一部は、それ自体が電極タブとして使用され、前記無地部は、前記電極組立体のコアに隣接した第1部分、前記電極組立体の外周表面に隣接した第2部分、前記第1部分と前記第2部分との間に介在された第3部分を含み、前記第1部分及び前記第2部分の少なくとも一つは前記第3部分よりも巻取軸方向の高さが相対的に低くなり得る。 Preferably, at least a portion of the uncoated portion is used as an electrode tab by itself, and the uncoated portion includes a first portion adjacent to the core of the electrode assembly, a second portion adjacent to the outer peripheral surface of the electrode assembly, and a third portion interposed between the first portion and the second portion, and at least one of the first portion and the second portion may have a relatively lower height in the winding axis direction than the third portion.

一具現例において、前記第2部分は、前記第3部分よりも巻取軸方向の高さが相対的に低く、前記電池ハウジングは、開放端に隣接した端部に内側に向かって押し込まれたビーディング部を備え、前記電極組立体の上端の周縁と対向する前記ビーディング部の内周面と前記第2部分とは所定の間隔だけ離隔し得る。 In one embodiment, the second portion has a relatively lower height in the winding axial direction than the third portion, and the battery housing has a beading portion pressed inward at an end adjacent to the open end, and the inner peripheral surface of the beading portion facing the periphery of the upper end of the electrode assembly and the second portion may be spaced apart by a predetermined distance.

好ましくは、前記ビーディング部の押し込み深さD1と、前記電池ハウジングの内周面から前記第2部分と前記第3部分との境界地点までの距離D2とは、関係式「D1≦D2」を満たし得る。 Preferably, the pressing depth D1 of the beading portion and the distance D2 from the inner peripheral surface of the battery housing to the boundary point between the second portion and the third portion satisfy the relational expression "D1≦D2".

一具現例において、本発明の一態様によるバッテリーは、前記第3部分と電気的に結合された集電体と、前記集電体を覆い、周縁が前記ビーディング部の内周面と前記集電体との間に介在されて固定された絶縁体と、をさらに含み得る。 In one embodiment, the battery according to one aspect of the present invention may further include a current collector electrically connected to the third portion, and an insulator covering the current collector and having a periphery interposed and fixed between the inner circumferential surface of the beading portion and the current collector.

他の具現例において、前記集電体の直径及び前記第3部分の最外側径は、前記ビーディング部の内周面の最小内径よりも小さく、前記集電体の直径は、前記第3部分の最外側径と同一であるか又はより大きくなり得る。 In other embodiments, the diameter of the current collector and the outermost diameter of the third portion may be smaller than the minimum inner diameter of the inner circumferential surface of the beading portion, and the diameter of the current collector may be the same as or larger than the outermost diameter of the third portion.

さらに他の具現例において、前記集電体は、前記ビーディング部よりも高く位置し得る。 In yet another embodiment, the current collector may be positioned higher than the beading portion.

好ましくは、前記第3部分の少なくとも一部区間は外周側からコア側に折り曲げられており、前記電極組立体のコアには空洞が設けられ、前記空洞は前記第3部分の折曲構造によって閉塞されずに外側に開放され得る。 Preferably, at least a portion of the third portion is bent from the outer periphery side toward the core side, and a cavity is provided in the core of the electrode assembly, and the cavity can be open to the outside without being blocked by the bent structure of the third portion.

そのため、前記第3部分は前記電極組立体の巻取方向に沿って分切りされた複数の分切片を含み、複数の前記分切片は前記外周側から前記コア側に折り曲げられ、前記第1部分の半径方向の長さRと前記第3部分の最内側に位置した分切片の折曲長さHとは関係式「H≦R」を満たし得る。 Therefore, the third portion includes a plurality of segments cut along the winding direction of the electrode assembly, and the plurality of segments are bent from the outer periphery side toward the core side, and the radial length R of the first portion and the bent length H of the segment located at the innermost side of the third portion may satisfy the relational expression "H≦R".

好ましくは、複数の前記分切片はそれぞれ、四角形、台形、三角形、平行四辺形、半円形又は半楕円形の形状を有し得る。 Preferably, each of the plurality of segments may have a rectangular, trapezoidal, triangular, parallelogram, semicircular or semielliptical shape.

好ましくは、複数の前記分切片はそれぞれ、巻取方向において1mm~11mmの幅条件、巻取軸方向において2mm~10mmの高さ条件、及び巻取方向において0.05mm~1mmの離隔ピッチ条件のうちの少なくとも一つの条件を満たし得る。 Preferably, each of the multiple segments satisfies at least one of the following conditions: a width of 1 mm to 11 mm in the winding direction, a height of 2 mm to 10 mm in the winding axial direction, and a separation pitch of 0.05 mm to 1 mm in the winding direction.

好ましくは、前記分切片の切断溝の底部と前記活物質層との間にギャップが存在し、ギャップは0.2mm~4mmであり得る。 Preferably, there is a gap between the bottom of the cut groove of the segment and the active material layer, and the gap may be 0.2 mm to 4 mm.

好ましくは、複数の前記分切片は、複数のグループを形成し、各グループに属した分切片は巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが同じであり、複数の前記グループのうちの少なくとも一つは前記電極組立体の同一巻回ターンを構成し得る。 Preferably, the plurality of segments form a plurality of groups, and the segments belonging to each group have at least one of the same width in the winding direction, height in the winding axial direction, and separation pitch in the winding direction, and at least one of the plurality of groups can constitute the same winding turn of the electrode assembly.

好ましくは、前記電極組立体の半径方向において、連続して隣接する三つの分切片グループの巻取方向の幅をそれぞれW1、W2及びW3としたとき、W2/W1よりもW3/W2が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。 Preferably, when the widths in the winding direction of three consecutive adjacent segment groups in the radial direction of the electrode assembly are W1, W2, and W3, respectively, the combination of segment groups may include a combination in which W3/W2 is smaller than W2/W1.

一具現例において、前記密封体は、前記電池ハウジングの開放端を密閉するキャップと、前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットと、を含み、前記第2極性を有する端子は前記キャップであり得る。 In one embodiment, the sealing body includes a cap that seals the open end of the battery housing and a gasket that encloses the periphery of the cap and is crimped to the upper end of the battery housing, and the terminal having the second polarity may be the cap.

他の具現例において、本発明の一態様によるバッテリーは、前記第1極性を有する第2電極の無地部と電気的に接続され、前記電池ハウジングの側壁に周縁の少なくとも一部が結合された集電体をさらに含み得る。この場合、前記密封体は、極性のないキャップと、前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットと、を含み、前記電池ハウジングは、閉鎖面の中央部に形成された貫通孔に絶縁可能に取り付けられ、前記第1電極と電気的に接続されて前記第2極性を有するリベット端子を含み得る。 In another embodiment, the battery according to one aspect of the present invention may further include a current collector electrically connected to the uncoated portion of the second electrode having the first polarity and having at least a portion of its periphery joined to the side wall of the battery housing. In this case, the sealing body may include a cap with no polarity and a gasket that encloses the periphery of the cap and is crimped to the upper end of the battery housing, and the battery housing may include a rivet terminal that is insulatively attached to a through hole formed in the center of the closed surface, electrically connected to the first electrode, and has the second polarity.

本発明による技術的課題は、上述したバッテリーを複数個含むバッテリーパックによって達成される。 The technical objective of the present invention is achieved by a battery pack including a plurality of the above-mentioned batteries.

好ましくは、前記バッテリーは高さ対比直径の比率が0.4よりも大きくなり得る。 Preferably, the battery has a height to diameter ratio of greater than 0.4.

好ましくは、前記バッテリーのフォームファクタは、46110、4875、48110、4880又は4680であり得る。 Preferably, the battery form factor may be 46110, 4875, 48110, 4880 or 4680.

好ましくは、前記バッテリーの抵抗は、4mΩ以下であり得る。 Preferably, the resistance of the battery may be 4 mΩ or less.

一形態によれば、前記バッテリーパックにおいて、複数のバッテリーは所定数の列で配列され、それぞれのバッテリーの電極端子及び電池ハウジングの底部の外側面は上方に向いて配置され得る。 According to one embodiment, in the battery pack, the batteries are arranged in a predetermined number of rows, and the electrode terminals of each battery and the outer surface of the bottom of the battery housing can be arranged facing upward.

他の形態によれば、前記バッテリーパックは、複数のバッテリーを直列及び並列に連結する複数のバスバーを含み得る。 In another embodiment, the battery pack may include multiple bus bars connecting multiple batteries in series and parallel.

好ましくは、複数の前記バスバーは、複数の前記バッテリーの上部に配置され、それぞれのバスバーは、隣接するバッテリーの電極端子の間で延びるボディ部と、前記ボディ部の一側に延びて前記一側に位置したバッテリーの電極端子に電気的に結合する複数の第1バスバー端子と、前記ボディ部の他側に延びて前記他側に位置したバッテリーの電池ハウジングの底部の外側面に電気的に結合する複数の第2バスバー端子と、を含み得る。 Preferably, the bus bars are disposed on the upper portions of the batteries, and each bus bar may include a body portion extending between the electrode terminals of adjacent batteries, a plurality of first bus bar terminals extending to one side of the body portion and electrically connecting to the electrode terminals of the battery located on that side, and a plurality of second bus bar terminals extending to the other side of the body portion and electrically connecting to the outer surface of the bottom of the battery housing of the battery located on that other side.

本発明による技術的課題は、上述したバッテリーパックを含む自動車によっても達成される。 The technical object of the present invention is also achieved by a vehicle including the above-mentioned battery pack.

本発明の一態様によれば、電極組立体の上側及び下側に突出した無地部自体を電極タブとして使用することで、バッテリーの内部抵抗を下げてエネルギー密度を増加させることができる。 According to one aspect of the present invention, the uncoated portions protruding from the upper and lower sides of the electrode assembly themselves can be used as electrode tabs, thereby reducing the internal resistance of the battery and increasing the energy density.

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、電池ハウジングのビーディング部を形成する過程で電極組立体と電池ハウジングの内周面とが干渉せず、電極組立体の部分的変形による円筒形バッテリーの内部短絡を防止することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, by improving the structure of the uncoated portion of the electrode assembly, the electrode assembly does not interfere with the inner surface of the battery housing during the process of forming the beading portion of the battery housing, and internal short circuits in the cylindrical battery caused by partial deformation of the electrode assembly can be prevented.

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に無地部が破れる現象を防止し、無地部の重畳層数を十分に増加させて集電体の溶接強度を向上させることができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, by improving the structure of the uncoated portion of the electrode assembly, it is possible to prevent the uncoated portion from tearing when it is bent, and to sufficiently increase the number of overlapping layers of the uncoated portion, thereby improving the welding strength of the current collector.

また、本発明の一態様によれば、電極の無地部に分切片構造を適用し、分切片の寸法(幅、高さ、離隔ピッチ)を最適化させて溶接ターゲット領域として使用される領域の分切片の積層数を十分に増加させることによって、集電体が溶接される領域の物性を改善することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, by applying a segment structure to the uncoated portion of the electrode and optimizing the dimensions of the segments (width, height, and spacing pitch) to sufficiently increase the number of segments stacked in the area used as the welding target area, the physical properties of the area where the current collector is welded can be improved.

また、本発明の一態様によれば、分切片の折り曲げによって形成された折曲表面領域に集電体を広い面積で溶接させた構造を適用することで、エネルギー密度が向上し、抵抗が減少した電極組立体を提供することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, by applying a structure in which a current collector is welded over a wide area to the folded surface area formed by bending the divided pieces, it is possible to provide an electrode assembly with improved energy density and reduced resistance.

また、本発明の一態様によれば、上部で電気的配線を実行できるようにデザインが改善された円筒形バッテリーを提供することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, a cylindrical battery can be provided with an improved design that allows electrical wiring to be performed at the top.

また、本発明の一態様によれば、電極組立体のコアに隣接した無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に電極組立体のコアにある空洞が閉塞されることを防止し、電解質注入工程及び電池ハウジング(又は端子)と集電体との溶接工程を容易に行うことができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, by improving the structure of the uncoated portion adjacent to the core of the electrode assembly, it is possible to prevent the cavity in the core of the electrode assembly from being blocked when the uncoated portion is bent, and to facilitate the electrolyte injection process and the welding process between the battery housing (or terminal) and the current collector.

また、本発明の一態様によれば、無地部の分切片が折り曲げられながら形成される折曲表面領域が集電体との溶接部位に対応して設けられることで、集電体の溶接が安定的に行われるとともに、電解質の含浸性を確保することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, the folded surface area formed by folding the uncoated portion is provided in a position corresponding to the welding portion with the current collector, so that the welding of the current collector can be performed stably and the impregnation of the electrolyte can be ensured.

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の無地部を折り曲げても電解質の含浸性を十分に確保することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, electrolyte impregnation can be sufficiently ensured even if the uncoated portion of the electrode assembly is folded.

また、本発明の一態様によれば、内部抵抗が低く、内部短絡が防止され、集電体と無地部との溶接強度が向上した構造を有する円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a cylindrical battery having a structure in which the internal resistance is low, internal short circuits are prevented, and the welding strength between the current collector and the uncoated portion is improved, as well as a battery pack and an automobile including the cylindrical battery.

特に、本発明は、高さ対比直径の比率が0.4以上であって、抵抗が4mΩ以下である円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。 In particular, the present invention provides a cylindrical battery having a height-to-diameter ratio of 0.4 or more and a resistance of 4 mΩ or less, and a battery pack and a vehicle including the cylindrical battery.

他にも本発明は多様な効果を奏し、それについては実施形態を挙げて後述する。但し、通常の技術者が容易に類推可能な効果などについては、該説明を省略することにする。 The present invention also provides a variety of other effects, which will be described later with reference to embodiments. However, explanations of effects that can be easily inferred by ordinary engineers will be omitted.

本明細書に添付される次の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割のためのものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されるものではない。 The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention and, together with the detailed description of the invention, serve to provide a better understanding of the technical concepts of the present invention. Therefore, the present invention should not be interpreted as being limited to only the matters depicted in the drawings.

従来のタブレス円筒形バッテリーの製造に使用される電極の構造を示した平面図である。FIG. 1 is a plan view showing the structure of an electrode used in the manufacture of a conventional tabless cylindrical battery. 従来のタブレス円筒形バッテリーの電極巻取工程を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an electrode winding process for a conventional tabless cylindrical battery. 従来のタブレス円筒形バッテリーにおいて、無地部の折曲表面領域に集電体が溶接される工程を示した図である。1 is a diagram showing a process in which a current collector is welded to a folded surface area of a non-coating portion in a conventional tabless cylindrical battery. 本発明の第1実施形態による電極の構造を示した平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the structure of an electrode according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による電極の構造を示した平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a structure of an electrode according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態による電極の構造を示した平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a structure of an electrode according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態による電極の構造を示した平面図である。FIG. 13 is a plan view showing the structure of an electrode according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による分切片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the definition of the width, height, and spacing pitch of segments according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によって電極が巻き取られたとき、分切片の幅が定義される分切片の下端が形成する円弧を電極組立体のコアの中心を基準に示した図である。1 is a diagram illustrating a circular arc formed by the lower end of a segment, the width of which is defined when the electrode is wound according to an embodiment of the present invention, based on the center of a core of an electrode assembly. 本発明の実施形態によって分切片の高さh、h、h、h、コア半径r及び分切片が現れ始める巻回ターンの半径r、r、r、rの関係を模式的に示した図である。1 is a diagram showing a relationship between segment heights h1 , h2 , h3 , and h4 , core radius rc , and winding turn radii r1 , r2 , r3 , and r4 at which segment segments begin to appear according to an embodiment of the present invention; 分切片の高さ可変区間において、分切片の高さHの最大値hmaxを決定するための概念図である。13 is a conceptual diagram for determining the maximum value h max of the height H of a segment in a segment height variable section. FIG. 分切片の下部内角θを決定する数式を説明するための模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a formula for determining a lower interior angle θ of a segment. 本発明の第4実施形態による電極の変形構造を示した平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a modified structure of an electrode according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の変形形態による電極が電極組立体として巻き取られたとき、電極組立体の一側端面に複数の分切片整列部(折曲表面領域)と複数の電解質含浸部が放射状に形成された例を示した上面図である。This is a top view showing an example in which, when an electrode according to a modified embodiment of the present invention is wound up as an electrode assembly, a plurality of segment alignment portions (folded surface areas) and a plurality of electrolyte-impregnated portions are formed radially on one side end surface of the electrode assembly. 本発明の変形形態による電極が電極組立体として巻き取られたとき、電極組立体の一側端面に複数の分切片整列部(折曲表面領域)と複数の電解質含浸部が放射状に形成された例を示した上面図である。This is a top view showing an example in which, when an electrode according to a modified embodiment of the present invention is wound up as an electrode assembly, a plurality of segment alignment portions (folded surface areas) and a plurality of electrolyte-impregnated portions are formed radially on one side end surface of the electrode assembly. 本発明の実施形態によって扇形状に形成された分切片整列部に含まれた分切片グループが異なる巻回ターンに配置された構造を示した図である。13 is a diagram showing a structure in which a segment group included in a segment alignment portion formed in a sector shape is arranged in different winding turns according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第5実施形態による電極の構造を示した平面図である。FIG. 13 is a plan view showing the structure of an electrode according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態による分切片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。13 is a diagram illustrating the definition of the width, height, and spacing pitch of segments according to another embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態による電極の変形構造を示した平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a modified structure of an electrode according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の多様な変形形態による分切片構造を示した図である。13A to 13C are diagrams showing segmented structures according to various modified embodiments of the present invention; 分切片が電極組立体のコア側に折り曲げられながら形成された折曲表面領域の断面を示した模式図である。4 is a schematic diagram showing a cross section of a bent surface region formed when a segment is bent toward a core of an electrode assembly; FIG. 折曲表面領域が形成された電極組立体を概略的に示した上部斜視図である。FIG. 2 is a top perspective view illustrating an electrode assembly having a folded surface region formed thereon; 実施例1-1~1-7及び比較例による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域において、半径方向に沿って分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。13 is a graph showing the results of counting the number of stacked pieces along a radial direction in a folded surface region of a positive electrode formed on an upper portion of an electrode assembly according to Examples 1-1 to 1-7 and a comparative example. 実施例2-1~2-5、実施例3-1~3-4、実施例4-1~4-3、実施例5-1及び5-2による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域において、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。13 is a graph showing the results of counting the number of stacked pieces measured along the radial direction in a folded surface region of a positive electrode formed on an upper portion of an electrode assembly according to Examples 2-1 to 2-5, 3-1 to 3-4, 4-1 to 4-3, 5-1, and 5-2. 実施例6-1~6-6及び実施例7-1~7-6による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域において、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。13 is a graph showing the results of counting the number of stacked pieces measured along a radial direction in a folded surface region of a positive electrode formed on an upper portion of an electrode assembly according to Examples 6-1 to 6-6 and Examples 7-1 to 7-6. 本発明の実施形態による分切片の折曲表面領域に積層数均一区間b1及び積層数減少区間b2を示した電極組立体の上面図である。2 is a top view of an electrode assembly showing a uniform lamination number section b1 and a reduced lamination number section b2 in a folded surface region of a segment according to an embodiment of the present invention. FIG. 第1実施形態の電極を第1電極(正極)及び第2電極(負極)に適用したゼリーロール型の電極組立体をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。1 is a cross-sectional view of a jelly roll-type electrode assembly in which the electrodes of the first embodiment are applied to a first electrode (positive electrode) and a second electrode (negative electrode) taken along the Y-axis direction (winding axis direction). FIG. 第2実施形態の電極を第1電極(正極)及び第2電極(負極)に適用したゼリーロール型の電極組立体をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the Y-axis direction (winding axis direction) of a jelly roll-type electrode assembly in which the electrodes of the second embodiment are applied to a first electrode (positive electrode) and a second electrode (negative electrode). 第3実施形態~第5実施形態(これらの変形形態)の電極のうちのいずれか一つを第1電極(正極)及び第2電極(負極)に適用したゼリーロール型の電極組立体をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a jelly roll-type electrode assembly in which any one of the electrodes of the third to fifth embodiments (variations thereof) is applied to a first electrode (positive electrode) and a second electrode (negative electrode) along the Y-axis direction (winding axis direction). 本発明のさらに他の実施形態による電極組立体をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to still another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis (winding axis) direction. 本発明のさらに他の実施形態による電極組立体をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to still another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis (winding axis) direction. 本発明のさらに他の実施形態による電極組立体をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to still another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis (winding axis) direction. 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。2 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention taken along the Y-axis direction. 本発明の他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。4 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to another embodiment of the present invention taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをY軸方向に沿って切断した断面図である。11 is a cross-sectional view of a cylindrical battery according to yet another embodiment of the present invention, taken along the Y-axis direction. 本発明の実施形態による第1集電体の構造を示した上面図である。FIG. 2 is a top view showing a structure of a first current collector according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による第2集電体の構造を示した上面図である。FIG. 4 is a top view showing a structure of a second current collector according to an embodiment of the present invention. 複数の円筒形バッテリーが電気的に接続された状態を示した上面図である。FIG. 1 is a top view showing a state in which a plurality of cylindrical batteries are electrically connected to each other. 図28の部分拡大図である。FIG. 29 is a partially enlarged view of FIG. 28 . 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態によるバッテリーパックを含む自動車を概略的に示した図である。1 is a schematic diagram of a vehicle including a battery pack according to an embodiment of the present invention;

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用された用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されるものである。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms and words used in this specification and claims are not to be interpreted as being limited to their ordinary and dictionary meanings, but are to be interpreted as having meanings and concepts corresponding to the technical ideas of the present invention, in accordance with the principle that the inventor himself can appropriately define the concepts of terms in order to best describe the invention.

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。 Therefore, it should be understood that the embodiment described in this specification and the configuration shown in the drawings are merely the most preferred embodiment of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and that there may be various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of this application.

また、発明の理解の補助のため、添付された図面は実際の縮尺通りに図示されず、一部構成要素の寸法を誇張して図示することがある。また、異なる実施形態における同じ構成要素に対しては同じ参照番号が付され得る。 In addition, to aid in understanding the invention, the accompanying drawings may not be drawn to scale, and the dimensions of some components may be exaggerated. Also, the same reference numbers may be used for the same components in different embodiments.

二つの比較対象が同一であるという表現は「実質的に同一である」ことを意味する。したがって、「実質的に同一」とは、当業界において低い水準と見なされる偏差、例えば5%以内の偏差を有する場合を含み得る。また、所定の領域においてあるパラメータが均一であるとは、該当領域において平均的な観点で均一であることを意味する。 The expression that two objects to be compared are identical means that they are "substantially identical." Therefore, "substantially identical" may include cases where there is a deviation that is considered to be a low level in the industry, for example, a deviation of 5% or less. In addition, the expression that a certain parameter is uniform in a given region means that it is uniform from an average perspective in that region.

また、第1、第2などが多様な構成要素を示すために使用されているが、これら用語は構成要素を制限するためのものではない。これら用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものであり、特に言及しない限り、第1構成要素は第2構成要素にもなり得る。 In addition, although terms such as "first" and "second" are used to indicate various components, these terms are not intended to limit the components. These terms are merely used to distinguish one component from another, and unless otherwise specified, the first component can also be the second component.

明細書の全体において、特に言及しない限り、各構成要素は単数又は複数であり得る。 Throughout the specification, each element may be singular or plural unless otherwise stated.

構成要素の「上部(又は下部)」又は構成要素の「上(又は下)」に任意の構成が配置されるとは、任意の構成が該構成要素の上面(又は下面)に接して配置されることだけでなく、前記構成要素と該構成要素の上に(又は下に)配置された任意の構成との間に他の構成が介在され得ることを意味する。 When an arbitrary configuration is disposed "on (or under)" a component or "above (or below)" a component, this does not only mean that the arbitrary configuration is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component, but also that other configurations may be interposed between the component and the arbitrary configuration disposed above (or below) the component.

また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されるとするとき、構成要素が相互に直接的に連結されるか又は接続される場合だけでなく、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」されるか、又は、各構成要素が他の構成要素を通じて「連結」、「結合」又は「接続」されることも含む。 In addition, when a certain component is "coupled," "coupled," or "connected" to another component, this does not only mean that the components are directly coupled or connected to each other, but also that other components are "interposed" between each component, or that each component is "coupled," "coupled," or "connected" through other components.

また、本明細書で使用される単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本出願において、「構成される」 又は「含む」などの用語は、明細書に記載された多くの構成要素又は多くの段階を必ずすべて含むと解釈されず、そのうちの一部構成要素又は一部段階は含まれないこともあり、追加的な構成要素又は段階がさらに含まれてもよいことを意味する。 In addition, singular expressions used in this specification include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "include" are not necessarily interpreted as including all of the components or steps described in the specification, and may not include some of the components or steps, and may further include additional components or steps.

明細書の全体において、「A及び/又はB」とは、特に言及しない限り、A、B、又はA及びBを意味し、「C~D」とは、特に言及しない限り、C以上D以下を意味する。 Throughout the specification, "A and/or B" means A, B, or A and B, unless otherwise specified, and "C-D" means C or more and D or less, unless otherwise specified.

本明細書においては、説明の便宜上、ゼリーロール状に巻き取られる電極組立体の巻取軸の長さ方向に沿った方向を軸方向(Y軸)と称する。また、前記巻取軸を囲む方向を円周方向又は外周方向(X軸)と称する。また、前記巻取軸に近くなるか又は巻取軸から遠くなる方向を半径方向又は放射方向と称する。これらのうち、特に、巻取軸に近くなる方向を求心方向、巻取軸から遠くなる方向を遠心方向と称する。 For ease of explanation, in this specification, the direction along the length of the winding shaft of the electrode assembly wound into a jelly roll is referred to as the axial direction (Y-axis). The direction surrounding the winding shaft is referred to as the circumferential direction or outer circumferential direction (X-axis). The directions approaching or moving away from the winding shaft are referred to as the radial direction or radial direction. Of these, the direction approaching the winding shaft is referred to as the centripetal direction, and the direction moving away from the winding shaft is referred to as the centrifugal direction.

まず、本発明の一実施形態による電極組立体について説明する。電極組立体は、シート状の第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された分離膜とが一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロール型の電極組立体であり得る。しかし、本発明が電極組立体の種類によって限定されることはない。 First, an electrode assembly according to one embodiment of the present invention will be described. The electrode assembly may be a jelly-roll type electrode assembly having a structure in which a sheet-like first electrode, a second electrode, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode are wound in one direction. However, the present invention is not limited by the type of electrode assembly.

好ましくは、第1電極及び第2電極の少なくとも一つは巻取方向の長辺端部に活物質がコーティングされない無地部を含む。無地部の少なくとも一部はそれ自体が電極タブとして使用される。無地部は、電極組立体のコアに隣接したコア側無地部、電極組立体の外周表面に隣接した外周側無地部、コア側無地部及び外周側無地部の間に介在された中間無地部を含む。 Preferably, at least one of the first electrode and the second electrode includes an uncoated portion on the long side end in the winding direction where the active material is not coated. At least a portion of the uncoated portion is used as an electrode tab itself. The uncoated portion includes a core-side uncoated portion adjacent to the core of the electrode assembly, an outer-periphery-side uncoated portion adjacent to the outer peripheral surface of the electrode assembly, and an intermediate uncoated portion interposed between the core-side uncoated portion and the outer-periphery-side uncoated portion.

好ましくは、コア側無地部及び外周側無地部の少なくとも一つは、中間無地部よりも高さが相対的に低い。 Preferably, at least one of the core side plain portion and the outer periphery side plain portion is relatively lower in height than the intermediate plain portion.

図4は、本発明の第1実施形態による電極40の構造を示した平面図である。 Figure 4 is a plan view showing the structure of electrode 40 according to the first embodiment of the present invention.

図4を参照すると、第1実施形態の電極40は、金属ホイルからなる集電体41、及び活物質層42を含む。金属ホイルは、導電性を有する金属、例えばアルミニウム又は銅であり得、電極40の極性に合わせて適切に選択される。集電体41の少なくとも一面には活物質層42が形成される。活物質層42は巻取方向(X軸)に沿って形成される。電極40は、巻取方向(X軸)の長辺端部に無地部43を含む。無地部43は、活物質がコーティングされていない集電体41の一部領域である。活物質層42が形成された集電体41の領域は活物質部と称し得る。 Referring to FIG. 4, the electrode 40 of the first embodiment includes a current collector 41 made of a metal foil, and an active material layer 42. The metal foil may be a conductive metal, such as aluminum or copper, and is appropriately selected according to the polarity of the electrode 40. An active material layer 42 is formed on at least one surface of the current collector 41. The active material layer 42 is formed along the winding direction (X-axis). The electrode 40 includes a plain portion 43 at the end of the long side in the winding direction (X-axis). The plain portion 43 is a portion of the current collector 41 that is not coated with an active material. The region of the current collector 41 on which the active material layer 42 is formed may be referred to as an active material portion.

電極40において、集電体41の短辺方向における活物質部の幅は50mm~120mmであり得、集電体41の長辺方向における活物質部の長さは3m~5mであり得る。したがって、活物質部の長辺に対する短辺の比率は1.0%~4.0%であり得る。 In the electrode 40, the width of the active material portion in the direction of the short side of the current collector 41 may be 50 mm to 120 mm, and the length of the active material portion in the direction of the long side of the current collector 41 may be 3 m to 5 m. Therefore, the ratio of the short side to the long side of the active material portion may be 1.0% to 4.0%.

好ましくは、電極40において、集電体41の短辺方向における活物質部の幅は60mm~70mmであり得、集電体41の長辺方向における活物質部の長さは3m~5mであり得る。したがって、活物質部の長辺に対する短辺の比率は1.2%~2.3%であり得る。 Preferably, in the electrode 40, the width of the active material portion in the direction of the short side of the current collector 41 may be 60 mm to 70 mm, and the length of the active material portion in the direction of the long side of the current collector 41 may be 3 m to 5 m. Therefore, the ratio of the short side to the long side of the active material portion may be 1.2% to 2.3%.

活物質部の長辺に対する短辺の比率は、1865又は2170のフォームファクタを有する円筒形バッテリーで使用される電極の活物質部の長辺対比短辺の比率である6%~11%よりも著しく小さい。 The ratio of the short side to the long side of the active material portion is significantly smaller than the 6% to 11% ratio of the long side to the short side of the active material portion of electrodes used in cylindrical batteries with 1865 or 2170 form factors.

好ましくは、集電体41は、延伸率が1.5%~3.0%、引張強度が25gf/mm~35kgf/mmであり得る。延伸率及び引張強度はIPC-TM-650の測定法に従って測定可能である。電極40は、集電体41に活物質層42を形成した後、圧着して製造する。圧着の際、無地部43領域と活物質層42領域とは延伸率が相違する。したがって、圧着後の電極40にはうねり(swell)が生じ、電極40を長くなるほどうねりはさらに酷くなる。 Preferably, the current collector 41 has an elongation rate of 1.5% to 3.0% and a tensile strength of 25 gf/mm 2 to 35 kgf/mm 2. The elongation rate and tensile strength can be measured according to the measurement method of IPC-TM-650. The electrode 40 is manufactured by forming an active material layer 42 on the current collector 41 and then compressing the same. During compression, the non-coated portion 43 region and the active material layer 42 region have different elongation rates. Therefore, the electrode 40 after compression swells, and the longer the electrode 40 is, the more severe the swell becomes.

集電体41に対する延伸率及び引張強度に対する最適化は、電極40の長さが4m水準であるとき、圧着後のキャンバ長さを20mm未満に減少させる。キャンバ長さは、うねりが生じた電極40を広げたとき、巻取方向(X軸)における電極40の最大たわみ量である。最大たわみ量は外周側終端で測定し得る。集電体41の延伸率及び引張強度が最適化されている電極40はキャンバ長さが短いため、無地部43の切欠き作業や電極40の巻取工程時に蛇行不良が発生しない。 Optimization of the elongation rate and tensile strength of the current collector 41 reduces the camber length after crimping to less than 20 mm when the length of the electrode 40 is at the 4 m level. The camber length is the maximum amount of deflection of the electrode 40 in the winding direction (X-axis) when the electrode 40 with undulations is unfolded. The maximum amount of deflection can be measured at the outer end. An electrode 40 with an optimized elongation rate and tensile strength of the current collector 41 has a short camber length, so no meandering defects occur during the notching operation of the plain portion 43 or the winding process of the electrode 40.

集電体41は延伸率が小さいほど破断し易い。集電体41の延伸率が1.5%未満であると、集電体41の圧延工程性が低下し、集電体41に活物質層42をコーティングした電極40を圧着するとき、集電体41に断線が発生するおそれがある。一方、集電体41の延伸率が3.0%を超えると、電極40の活物質部が過度に延伸してキャンバ長さが大きく増加する。集電体41の引張強度が25kgf/mm未満であるか又は35kgf/mmを超えると、電極40の電極工程性が低下する。 The smaller the elongation ratio of the current collector 41, the more likely it is to break. If the elongation ratio of the current collector 41 is less than 1.5%, the rolling processability of the current collector 41 is reduced, and when the electrode 40 coated with the active material layer 42 is pressure-bonded to the current collector 41, the current collector 41 may break. On the other hand, if the elongation ratio of the current collector 41 exceeds 3.0%, the active material portion of the electrode 40 is excessively stretched, and the camber length increases significantly. If the tensile strength of the current collector 41 is less than 25 kgf/ mm2 or exceeds 35 kgf/ mm2 , the electrode processability of the electrode 40 is reduced.

キャンバ現象は、アルミニウムホイルからなる正極集電体において特に問題になる。本発明によって延伸率1.5%~3.0%、引張強度25kgf/mm~35kgf/mmのアルミニウムホイルを集電体として用いることで、キャンバ現象を抑制することができる。このような集電体上に活物質層を形成して正極として使用することが好ましい。 The camber phenomenon is particularly problematic in positive electrode current collectors made of aluminum foil. According to the present invention, the camber phenomenon can be suppressed by using an aluminum foil with an elongation ratio of 1.5% to 3.0% and a tensile strength of 25 kgf/mm 2 to 35 kgf/mm 2 as a current collector. It is preferable to form an active material layer on such a current collector and use it as a positive electrode.

好ましくは、活物質層42と無地部43との境界には、絶縁コーティング層44が形成され得る。以下、説明の便宜上、絶縁コーティング層44を単に絶縁層44とも称する。絶縁コーティング層44は、少なくとも一部が活物質層42と無地部43との境界に重なるように形成される。絶縁コーティング層44は、分離膜を介在して対向している反対極性の二つの電極間の短絡を防止する。絶縁コーティング層44は、0.3mm~5mmの幅で活物質層42と無地部43との境界部分を覆い得る。絶縁コーティング層44の幅は、電極40の巻取方向に沿って変わり得る。絶縁コーティング層44は高分子樹脂を含み、Alのような無機物フィラーを含み得る。絶縁コーティング層44が覆っている集電体41部分は、活物質層がコーティングされた領域ではないため、無地部として見なされ得る。 Preferably, an insulating coating layer 44 may be formed at the boundary between the active material layer 42 and the uncoated portion 43. Hereinafter, for convenience of explanation, the insulating coating layer 44 may be simply referred to as an insulating layer 44. The insulating coating layer 44 is formed to overlap at least a portion of the boundary between the active material layer 42 and the uncoated portion 43. The insulating coating layer 44 prevents a short circuit between two electrodes of opposite polarity facing each other via a separator. The insulating coating layer 44 may cover the boundary between the active material layer 42 and the uncoated portion 43 with a width of 0.3 mm to 5 mm. The width of the insulating coating layer 44 may vary along the winding direction of the electrode 40. The insulating coating layer 44 includes a polymer resin and may include an inorganic filler such as Al 2 O 3. The portion of the current collector 41 covered by the insulating coating layer 44 may be considered as an uncoated portion since it is not a region coated with an active material layer.

無地部43は、電極組立体のコア側に隣接したコア側無地部B1、電極組立体の外周側に隣接した外周側無地部B3、及びコア側無地部B1と外周側無地部B3との間に介在された中間無地部B2を含む。 The uncoated portion 43 includes a core-side uncoated portion B1 adjacent to the core side of the electrode assembly, an outer-periphery-side uncoated portion B3 adjacent to the outer-periphery-side of the electrode assembly, and an intermediate uncoated portion B2 interposed between the core-side uncoated portion B1 and the outer-periphery-side uncoated portion B3.

コア側無地部B1、外周側無地部B3及び中間無地部B2は、電極40がゼリーロール型の電極組立体として巻き取られたとき、それぞれコア側に隣接した領域の無地部、外周側に隣接した領域の無地部、及びこれらを除いた他の領域の無地部として定義され得る。 When the electrode 40 is wound into a jelly roll-type electrode assembly, the core-side plain area B1, the outer periphery-side plain area B3, and the middle plain area B2 can be defined as the plain area adjacent to the core side, the plain area adjacent to the outer periphery, and the plain area excluding these, respectively.

以下、コア側無地部B1、外周側無地部B3及び中間無地部B2をそれぞれ第1部分、第2部分及び第3部分と称する。 Hereinafter, the core side uncoated portion B1, the outer periphery side uncoated portion B3, and the middle uncoated portion B2 will be referred to as the first portion, the second portion, and the third portion, respectively.

一例として、第1部分B1は最内側巻回ターンを含む電極領域の無地部であり、第2部分は最外側巻回ターンを含む電極領域の無地部であり得る。巻回ターンは、電極組立体のコア側端部を基準にして計数し得る。 As an example, the first portion B1 may be an uncoated portion of the electrode region including the innermost winding turn, and the second portion may be an uncoated portion of the electrode region including the outermost winding turn. The winding turns may be counted relative to the core end of the electrode assembly.

他の例として、B1/B2の境界は、電極組立体のコア側から外周側に向かって無地部の高さ(又は変化パターン)が実質的に変わる地点、又は、電極組立体の半径を基準にして所定%の地点(例えば、半径の5%、10%、15%地点など)で適切に定義され得る。 As another example, the boundary between B1 and B2 may be appropriately defined as a point where the height (or change pattern) of the uncoated portion changes substantially from the core side to the outer periphery side of the electrode assembly, or as a point that is a certain percentage based on the radius of the electrode assembly (e.g., 5%, 10%, 15% of the radius, etc.).

B2/B3の境界は、電極組立体の外周側からコア側に向かって無地部の高さ(又は変化パターン)が実質的に変わる地点、又は、電極組立体の半径を基準にして所定%の地点(例えば、半径の85%、90%、95%地点など)で定義され得る。B1/B2の境界とB2/B3の境界が特定されれば、第3部分B2は自動的に特定され得る。 The B2/B3 boundary may be defined as a point where the height (or change pattern) of the uncoated portion changes substantially from the outer periphery side to the core side of the electrode assembly, or as a certain percentage point based on the radius of the electrode assembly (e.g., 85%, 90%, 95% of the radius, etc.). Once the B1/B2 boundary and the B2/B3 boundary are identified, the third portion B2 may be automatically identified.

もし、B1/B2の境界のみが特定される場合、B2/B3の境界は電極組立体の外周側付近の地点で適切に選択可能である。一例として、第2部分は最外側巻回ターンを構成する電極領域の無地部と定義され得る。一方、B2/B3の境界のみが特定される場合、B1/B2の境界は電極組立体のコア側付近の地点で適切に選択可能である。一例として、第1部分は最内側巻回ターンを構成する電極領域の無地部と定義され得る。 If only the B1/B2 boundary is specified, the B2/B3 boundary can be appropriately selected at a point near the outer periphery of the electrode assembly. As an example, the second portion can be defined as the uncoated portion of the electrode region that constitutes the outermost winding turn. On the other hand, if only the B2/B3 boundary is specified, the B1/B2 boundary can be appropriately selected at a point near the core side of the electrode assembly. As an example, the first portion can be defined as the uncoated portion of the electrode region that constitutes the innermost winding turn.

第1部分B1と第3部分B2との間に他の構造が介在されることを排除しない。また、第3部分B2と第2部分B3との間に他の構造が介在されることを排除しない。 It is not excluded that another structure is interposed between the first part B1 and the third part B2. It is also not excluded that another structure is interposed between the third part B2 and the second part B3.

第1実施形態において、無地部43の高さは一定ではなく、巻取方向(X軸)において相対的な相違する。すなわち、第2部分B3の高さ(Y軸方向の長さ)は0以上であって、且つ、第1部分B1及び第3部分B2よりも相対的に低い。ここで、各部分の高さは、平均高さ又は最大高さであり得、以下同様である。巻取方向において、第3部分B2の長さは、第1部分B1及び第2部分B3よりもさらに長い。 In the first embodiment, the height of the plain portion 43 is not constant, but varies relatively in the winding direction (X-axis). That is, the height of the second portion B3 (length in the Y-axis direction) is greater than or equal to 0, and is relatively lower than the first portion B1 and the third portion B2. Here, the height of each portion may be an average height or a maximum height, and so forth. In the winding direction, the length of the third portion B2 is even longer than the first portion B1 and the second portion B3.

図5は、本発明の第2実施形態による電極45の構造を示した平面図である。 Figure 5 is a plan view showing the structure of electrode 45 according to the second embodiment of the present invention.

図5を参照すると、第2実施形態の電極45は、第1実施形態と比較して、第2部分B3の高さが外周側に向かって徐々に減少する点のみで異なり、他の構成は略同一である。 Referring to FIG. 5, the electrode 45 of the second embodiment differs from the first embodiment only in that the height of the second portion B3 gradually decreases toward the outer periphery, and the other configurations are substantially the same.

一変形形態において、第2部分B3は、高さが段階的に減少する階段形状(点線を参照)で変形可能である。 In one variant, the second portion B3 can be deformed in a staircase shape (see dotted line) with a stepwise decrease in height.

図6は、本発明の第3実施形態による電極50の構造を示した平面図である。 Figure 6 is a plan view showing the structure of electrode 50 according to the third embodiment of the present invention.

図6を参照すると、第3実施形態の電極50は、第1部分B1及び第2部分B3の高さが0以上であって、且つ、第3部分B2よりも相対的に低い。また、第1部分B1の高さと第2部分B3の高さとは、同一であるか又は異なり得る。 Referring to FIG. 6, in the third embodiment of the electrode 50, the heights of the first portion B1 and the second portion B3 are equal to or greater than 0 and are relatively lower than the third portion B2. In addition, the heights of the first portion B1 and the second portion B3 may be the same or different.

好ましくは、第3部分B2の高さは、コア側から外周側に向かって段階的に増加する階段形状であり得る。 Preferably, the height of the third portion B2 may be stepped, increasing in steps from the core side toward the outer periphery.

パターン1~パターン7は、無地部43の高さが変化する位置を中心にして第3部分B2を区分したものである。好ましくは、パターンの個数、各パターンの高さ(Y軸方向の長さ)と幅(X軸方向の長さ)は、無地部43の折曲過程で応力を最大限に分散できるように調節可能である。応力の分散は、無地部43が電極組立体のコア側に折り曲げられるときに破れることを防止するためのものである。 Patterns 1 to 7 are obtained by dividing the third portion B2 around the position where the height of the uncoated portion 43 changes. Preferably, the number of patterns and the height (length in the Y-axis direction) and width (length in the X-axis direction) of each pattern can be adjusted to maximize stress distribution during the bending process of the uncoated portion 43. The purpose of distributing the stress is to prevent the uncoated portion 43 from breaking when it is bent toward the core of the electrode assembly.

第1部分B1の幅dB1は、第3部分B2のパターンをコア側に折り曲げたとき、電極組立体のコアを塞がない条件を適用して設計する。コアとは、電極組立体の巻取中心に存在する空洞(cavity)を意味する。 The width dB1 of the first portion B1 is designed under the condition that the core of the electrode assembly is not blocked when the pattern of the third portion B2 is bent toward the core. The core refers to a cavity present at the winding center of the electrode assembly.

一例として、第1部分B1の幅dB1は、パターン1の折曲長さに比例して増加し得る。折曲長さは、パターンの折曲地点を基準にしたパターンの高さに該当する。 For example, the width d B1 of the first portion B1 may increase in proportion to the bending length of the pattern 1. The bending length corresponds to the height of the pattern based on the bending point of the pattern.

好ましくは、第1部分B1の幅dB1は、第1部分B1が形成する巻回ターンの半径方向の幅がパターン1の折曲長さ以上になるように設定し得る。変形例において、第1部分B1の幅dB1は、パターン1の折曲長さから、第1部分B1が形成する巻回ターンの半径方向の幅を引いた値が0より小さいか又はコア半径の10%以下になるように設定し得る。 Preferably, the width dB1 of the first portion B1 may be set such that the radial width of the winding turn formed by the first portion B1 is equal to or greater than the bend length of the pattern 1. In a variant, the width dB1 of the first portion B1 may be set such that the value obtained by subtracting the radial width of the winding turn formed by the first portion B1 from the bend length of the pattern 1 is less than 0 or less than 10% of the core radius.

具体的な例において、電極50がフォームファクタ4680の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、第1部分B1の幅dB1は電極組立体のコアの直径及びパターン1の折曲長さに応じて180mm~350mmに設定され得る。 In a specific example, when the electrode 50 is used to manufacture an electrode assembly for a cylindrical battery with a form factor of 4680, the width d B1 of the first portion B1 may be set to 180 mm to 350 mm depending on the diameter of the core of the electrode assembly and the folding length of the pattern 1.

一例において、それぞれのパターンの幅は、電極組立体の一つ又は二つ以上の巻回ターンを構成するように設計され得る。 In one example, the width of each pattern can be designed to form one or more winding turns of the electrode assembly.

他の例において、第3部分B2の高さは、コア側から外周側に向かって増加してから減少する階段形状であり得る。 In another example, the height of the third portion B2 may be stepped, increasing and then decreasing from the core side toward the outer periphery side.

さらに他の例において、第2部分B3は、第2実施形態と同じ構造を有するように変形され得る。 In yet another example, the second part B3 can be modified to have the same structure as the second embodiment.

さらに他の例において、第3部分B2に適用されたパターン構造が第2部分B3まで拡張され得る(点線を参照)。 In yet another example, the pattern structure applied to the third portion B2 can be extended to the second portion B3 (see dotted line).

前記第3部分B2は、第1部分B1の先端部と第2部分B3の先端部とを巻取方向において連結した仮想の線を基準にして電極組立体の半径方向に折り曲げられ得る。 The third portion B2 can be bent in the radial direction of the electrode assembly based on an imaginary line connecting the tip of the first portion B1 and the tip of the second portion B3 in the winding direction.

図7aは、本発明の第4実施形態による電極60の構造を示した平面図である。 Figure 7a is a plan view showing the structure of an electrode 60 according to a fourth embodiment of the present invention.

図7aを参照すると、第4実施形態の電極60は、第1部分B1及び第2部分B3の巻取軸(Y軸)方向の高さが0以上であって、第3部分B2よりも相対的に低い。また、巻取軸(Y軸)方向における第1部分B1の高さと第2部分B3の高さとは、同一であるか又は異なり得る。 Referring to FIG. 7a, in the fourth embodiment of the electrode 60, the heights of the first part B1 and the second part B3 in the winding axis (Y-axis) direction are equal to or greater than 0 and are relatively lower than the third part B2. In addition, the heights of the first part B1 and the second part B3 in the winding axis (Y-axis) direction may be the same or different.

好ましくは、第3部分B2は、少なくとも一部区間が複数の分切片61を含み得る。複数の分切片61は、コア側から外周側に向かって高さが段階的に増加し得る。複数の分切片61は、下部から上部に向かって幅が減少する幾何学的な図形の形態を有する。好ましくは、幾何学的な図形は台形である。台形の角、すなわち頂点部位は尖った端部ではなく、丸くラウンド処理されるか又は面取りのようにチャンパー処理され得る。後述するが、幾何学的な図形の形態は多様に変形可能である。 Preferably, the third portion B2 may include a plurality of segment pieces 61 in at least a portion of the section. The plurality of segment pieces 61 may have a height that increases stepwise from the core side toward the outer periphery side. The plurality of segment pieces 61 may have a geometric shape that decreases in width from the bottom toward the top. Preferably, the geometric shape is a trapezoid. The corners, i.e., the apex portions, of the trapezoid may be rounded or chamfered like a chamfer, rather than having sharp ends. As will be described later, the shape of the geometric shape may be modified in various ways.

分切片61は、レーザーで切欠き加工(notching)されたものであり得る。分切片61は、超音波切断や打ち抜きなど公知の金属箔切断工程で形成し得る。 The segment 61 may be formed by laser notching. The segment 61 may be formed by a known metal foil cutting process such as ultrasonic cutting or punching.

前記第3部分B2は、第1部分B1の先端部と第2部分B3の先端部とを巻取方向において連結した仮想の線を基準にして電極組立体の半径方向に折り曲げられ得る。このとき、前記分切片61は、前記切断溝の底部を基準にして折り曲げられ得る。前記分切片の間の切断溝の底部の高さは、前記第1部分B1の高さ及び/又は第2部分B3の高さと対応し得る。 The third portion B2 may be bent in the radial direction of the electrode assembly based on an imaginary line connecting the tip of the first portion B1 and the tip of the second portion B3 in the winding direction. In this case, the divided piece 61 may be bent based on the bottom of the cutting groove. The height of the bottom of the cutting groove between the divided pieces may correspond to the height of the first portion B1 and/or the height of the second portion B3.

第4実施形態において、無地部43の折曲加工の際、活物質層42及び/又は絶縁コーティング層44の損傷を防止するため、分切片61同士の間の切断溝の底部(図7bのG)と活物質層42との間に所定のギャップを設けることが好ましい。無地部43が折り曲げられるとき、切断溝63の底部付近に応力が集中されるためである。 In the fourth embodiment, in order to prevent damage to the active material layer 42 and/or the insulating coating layer 44 during the bending process of the plain portion 43, it is preferable to provide a certain gap between the bottom of the cut groove between the divided pieces 61 (G in FIG. 7b) and the active material layer 42. This is because when the plain portion 43 is bent, stress is concentrated near the bottom of the cut groove 63.

ギャップは、電極60の巻取方向に沿って変わり得る。ギャップは0.2mm~4mm、好ましくは1.5mm~2.5mmである。 The gap can vary along the winding direction of the electrode 60. The gap is between 0.2 mm and 4 mm, preferably between 1.5 mm and 2.5 mm.

電極60が負極であるときはギャップが1.0mm以上であることがより好ましく、電極60が正極であるときはギャップが2.0mm以上であることがより好ましい。 When the electrode 60 is a negative electrode, it is more preferable that the gap is 1.0 mm or more, and when the electrode 60 is a positive electrode, it is more preferable that the gap is 2.0 mm or more.

ギャップを上記の数値範囲に調節することで、無地部43の折曲加工時に生じる応力によって切断溝63の底部付近の活物質層42及び/又は絶縁コーティング層44が損傷されることを防止することができる。 By adjusting the gap to the above numerical range, it is possible to prevent the active material layer 42 and/or the insulating coating layer 44 near the bottom of the cut groove 63 from being damaged by stress generated during the bending process of the plain portion 43.

好ましくは、電極40が電極組立体として巻き取られた時、絶縁コーティング層44の少なくとも一部は分離膜の外側に露出し得る。この場合、分切片61が折り曲げられるとき、絶縁コーティング層44が折曲地点を支持可能である。 Preferably, when the electrode 40 is wound into an electrode assembly, at least a portion of the insulating coating layer 44 may be exposed to the outside of the separator. In this case, when the segment 61 is folded, the insulating coating layer 44 may support the folding point.

前記ギャップは、分切片61の切欠き又は切断時の公差による活物質層42及び/又は絶縁コーティング層44の損傷を防止することができる。巻取方向と平行な一方向において、ギャップは略同一であるか又は変わり得る。後者の場合、複数の分切片は、巻取方向と平行な一方向に沿って個別に、グループ単位で、又は二つ以上のグループ単位でギャップが変わり得る。 The gap can prevent damage to the active material layer 42 and/or the insulating coating layer 44 due to tolerances when notching or cutting the segments 61. In one direction parallel to the winding direction, the gap can be substantially the same or can vary. In the latter case, the multiple segments can have varying gaps individually, in groups, or in two or more groups along one direction parallel to the winding direction.

切断溝63によって形成された分切片61の下端部は、分切片61の折曲工程において折り曲げが誘導される部位であり得る。すなわち、折曲工程において、耐折曲性は、無地部43の最下端から前記切断溝63の底部付近に至るまでは殆ど一定であり、前記切断溝63の底部付近で急激に減少した後、分切片61の上端部に至るまでは殆ど一定である。 The lower end of the divided piece 61 formed by the cut groove 63 may be a portion where bending is induced in the folding process of the divided piece 61. That is, in the folding process, the folding resistance is almost constant from the bottom end of the plain portion 43 to near the bottom of the cut groove 63, decreases sharply near the bottom of the cut groove 63, and then remains almost constant until it reaches the upper end of the divided piece 61.

切断溝63の底部と絶縁コーティング層44とは、0.2mm~2.0mmだけ離隔し得る。離隔距離が0.2mmより小さいと、上述した損傷防止効果を十分に発揮できず、離隔距離が2.0mmより大きいと、損傷防止効果は増加せず、絶縁コーティング層44の折曲支持効果を減少させるおそれがある。 The bottom of the cutting groove 63 and the insulating coating layer 44 may be spaced apart by 0.2 mm to 2.0 mm. If the distance is less than 0.2 mm, the above-mentioned damage prevention effect cannot be fully exerted, and if the distance is more than 2.0 mm, the damage prevention effect does not increase and the bending support effect of the insulating coating layer 44 may be reduced.

巻取方向と平行な一方向において、切断溝63の底部と絶縁コーティング層44との離隔距離は、略同一であるか又は変わり得る。後者の場合、複数の分切片は、前記離隔距離が巻取方向と平行な一方向に沿って個別に、グループ単位で、又は二つ以上のグループ単位で変わり得る。 In one direction parallel to the winding direction, the separation distance between the bottom of the cut groove 63 and the insulating coating layer 44 may be substantially the same or may vary. In the latter case, the separation distance of the multiple segments may vary individually, in groups, or in two or more groups along one direction parallel to the winding direction.

電極60が巻き取られるとき、絶縁コーティング層44の巻取軸(Y軸)方向の端部は、分離膜の端部を基準にして巻取軸方向に沿って-2mm~2mmの範囲に位置し得る。絶縁コーティング層44は、分離膜を介在して対向している反対極性の二つの電極間の短絡を防止し、分切片61が折り曲げられるときに折曲地点を支持することができる。二つの電極間の短絡防止効果を向上させるため、絶縁コーティング層44は分離膜の外側に露出し得る。また、二つの電極間の短絡防止効果をさらに極大化するため、絶縁コーティング層44の巻取軸(Y軸)方向の端部が切断溝63の底部よりも上方に位置するように絶縁コーティング層44の幅を増加させてもよい。一例において、前記絶縁コーティング層44の巻取軸方向の端部は、前記切断溝63の底部を基準にして-2mm~+2mmの範囲内に位置し得る。前記絶縁コーティング層44の厚さは活物質層42の厚さよりも薄くなり得る。これにより、電極60を分離膜と積層したとき、電極60の活物質層42と分離膜との密着程度に比べて、絶縁コーティング層44と分離膜とが弱く接するか、又は、絶縁コーティング層44と分離膜との間にギャップが形成され得る。 When the electrode 60 is wound, the end of the insulating coating layer 44 in the winding axis (Y-axis) direction may be located in the range of -2 mm to 2 mm along the winding axis direction based on the end of the separator. The insulating coating layer 44 can prevent short-circuiting between two electrodes of opposite polarity facing each other through the separator and support the bending point when the divided piece 61 is bent. In order to improve the short-circuit prevention effect between the two electrodes, the insulating coating layer 44 may be exposed to the outside of the separator. In addition, in order to further maximize the short-circuit prevention effect between the two electrodes, the width of the insulating coating layer 44 may be increased so that the end of the insulating coating layer 44 in the winding axis (Y-axis) direction is located above the bottom of the cutting groove 63. In one example, the end of the insulating coating layer 44 in the winding axis direction may be located in the range of -2 mm to +2 mm based on the bottom of the cutting groove 63. The thickness of the insulating coating layer 44 may be thinner than the thickness of the active material layer 42. As a result, when the electrode 60 is laminated with the separation membrane, the insulating coating layer 44 and the separation membrane may be in weak contact with each other compared to the degree of adhesion between the active material layer 42 of the electrode 60 and the separation membrane, or a gap may be formed between the insulating coating layer 44 and the separation membrane.

前記絶縁コーティング層44は、分切片61の折曲過程で無地部の基端部が変形されないように支持力を提供する。しかし、前記支持力が折り曲げ力よりも弱くて多少変形されたとしても、絶縁コーティング層44と分離膜との間には少しのギャップが存在するため、絶縁コーティング層44の変形が直ちに且つ直接的に分離膜に影響を及ぼすことはない。 The insulating coating layer 44 provides a supporting force to prevent the base end of the uncoated portion from being deformed during the bending process of the divided piece 61. However, even if the supporting force is weaker than the bending force and some deformation occurs, the deformation of the insulating coating layer 44 does not immediately and directly affect the separation membrane because there is a small gap between the insulating coating layer 44 and the separation membrane.

複数の分切片61は、コア側から外周側に向かって複数の分切片グループを成し得る。前記分切片グループは、巻取方向において隣り合う分切片同士の下部内角、分切片の軸方向の高さ、分切片の巻取方向の幅、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチのうちの少なくとも一つの要素が同じであり得る。 The multiple segments 61 may form multiple segment groups from the core side toward the outer periphery. The segment groups may be the same in at least one element among the lower interior angle between adjacent segments in the winding direction, the axial height of the segment, the winding width of the segment, the shape of the segment, the height of the bottom of the cutting groove between two segments, and the separation pitch between two segments.

図7aは、同一分切片グループに属した分切片の幅、高さ及び離隔ピッチが略同じ実施形態である。 Figure 7a shows an embodiment in which the width, height and spacing pitch of segments belonging to the same segment group are approximately the same.

異なる分切片グループに属する分切片同士は、同一グループ内では同一であった要素のうちの少なくとも一つが相異なり得る。 Sub-segments belonging to different sub-segment groups may differ in at least one of the elements that are identical within the same group.

他の形態において、複数の分切片は、グループ単位で又は二つ以上のグループ単位で、離隔ピッチがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。 In other embodiments, the segments may be spaced apart in groups or in groups of two or more, with the spacing increasing gradually or stepwise from the core side to the outer periphery side, or vice versa.

さらに他の形態において、複数の分切片は、グループ単位で又は二つ以上のグループ単位で、離隔ピッチがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少するか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。 In yet another embodiment, the spacing of the segments may be such that the spacing pitch increases gradually or stepwise from the core side to the outer periphery side and then decreases gradually or stepwise, or vice versa, in groups or in groups of two or more groups.

さらに他の形態において、複数の分切片は、切断溝63の底部と絶縁コーティング層44又は活物質層42との間のギャップがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。 In yet another embodiment, the multiple segments may have a gap between the bottom of the cut groove 63 and the insulating coating layer 44 or active material layer 42 that increases gradually or stepwise from the core side to the outer periphery side, or vice versa.

さらに他の形態において、複数の分切片は、切断溝63の底部と絶縁コーティング層44又は活物質層42との間のギャップがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加するか若しくは徐々に又は段階的に減少し得る。又は、その反対(vice versa)であり得る。 In yet another embodiment, the gap between the bottom of the cut groove 63 and the insulating coating layer 44 or the active material layer 42 of the multiple segments may increase or decrease gradually or stepwise from the core side to the outer periphery side. Or vice versa.

図7aの実施形態においては、それぞれの分切片グループは分切片の高さが相異なる。電極組立体において、分離膜SPは電極60の活物質層42及び/又は絶縁コーティング層44と対面し得る。好ましくは、電解質の含浸性改善のため、分離膜SPの端部位置が調節され得る。 In the embodiment of FIG. 7a, each segment group has different segment heights. In the electrode assembly, the separator SP may face the active material layer 42 and/or the insulating coating layer 44 of the electrode 60. Preferably, the end position of the separator SP may be adjusted to improve electrolyte impregnation.

電極組立体において、前記第1部分B1、第2部分B3、及び第3部分B2のうちの最低地点を基準にして巻取方向(X軸)と平行に延ばした線を基準線DLと定義し、複数の前記分切片のうちの最低高さを有する分切片を最小分切片とするとき、前記分離膜SPの幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、前記最小分切片の高さHaの30%以内で前記電極組立体の外側方向に位置し得る。ここで、前記電極組立体の外側方向とは、電極60の活物質層42から無地部43に向かう方向を意味する。 In the electrode assembly, a line extending parallel to the winding direction (X-axis) based on the lowest point of the first part B1, the second part B3, and the third part B2 is defined as a reference line DL, and the part having the smallest height among the plurality of parts is defined as a minimum part. The end SL in the width direction of the separator SP may be located in the outer direction of the electrode assembly within 30% of the height Ha of the minimum part based on the reference line DL. Here, the outer direction of the electrode assembly means the direction from the active material layer 42 of the electrode 60 toward the uncoated portion 43.

代案的に、前記分離膜SPの幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、前記最小分切片の高さHaの30%以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。ここで、前記電極組立体の内側方向とは、電極60の無地部43から活物質層に向かう方向を意味する。 Alternatively, the widthwise end SL of the separator SP may be located toward the inside of the electrode assembly within 30% of the height Ha of the minimum segment based on the reference line DL. Here, the inside of the electrode assembly means the direction from the uncoated portion 43 of the electrode 60 toward the active material layer.

好ましくは、前記最小分切片の高さHaは、実質的に電極組立体の半径方向に折り曲げられた分切片の高さのうちの最小値に該当し得る。 Preferably, the height Ha of the minimum segment may correspond to the minimum value of the heights of the segments bent in the radial direction of the electrode assembly.

前記第1部分B1、第2部分B3、及び第3部分B2のうちの最低地点から巻取方向(X軸)と平行に延ばした線である基準線DLは、隣り合う分切片の間の切断溝63の底部に該当し、切断溝の底部は切欠き谷(notching valley)と称し得る。 The reference line DL, which is a line extending parallel to the winding direction (X-axis) from the lowest point of the first part B1, the second part B3, and the third part B2, corresponds to the bottom of the cutting groove 63 between adjacent pieces, and the bottom of the cutting groove can be called a notching valley.

本発明の一具現例によれば、分離膜SPの幅方向の末端が前記基準線DLに近接して位置するように制御することで、電解質が切欠き谷(空いた空間)に沿って電極組立体内へと流入されるため、含浸速度が増加する。具体的には、電極組立体が挿入されている電池ハウジングの内部に電解質が注入されれば、電解質は電極の無地部の分切片間の切欠き谷に移動する。その後、電解質は、分切片間の切欠き谷、すなわち前記基準線に近接して位置する分離膜の末端に含浸され、最終的に電極の活物質層内へと含浸されるようになる。その結果、電極組立体内における電解質含浸の均一性が増加する。 According to one embodiment of the present invention, by controlling the widthwise end of the separator SP to be located close to the reference line DL, the electrolyte flows into the electrode assembly along the notch valley (open space), increasing the impregnation speed. Specifically, when the electrolyte is injected into the battery housing in which the electrode assembly is inserted, the electrolyte moves to the notch valley between the segments of the uncoated portion of the electrode. The electrolyte is then impregnated into the notch valley between the segments, i.e., the end of the separator located close to the reference line, and finally into the active material layer of the electrode. As a result, the uniformity of electrolyte impregnation within the electrode assembly is increased.

前記分離膜SPの幅方向の末端SLが電極組立体の外側方向に位置するほど、溶接特性に否定的な影響を与える。逆に、前記分離膜SPの幅方向の末端SLが電極組立体の内側方向に位置するほど、正極と負極との短絡危険性が高くなり得る。 The closer the widthwise end SL of the separator SP is located toward the outside of the electrode assembly, the more negatively it affects the welding characteristics. Conversely, the closer the widthwise end SL of the separator SP is located toward the inside of the electrode assembly, the greater the risk of a short circuit between the positive and negative electrodes.

したがって、本発明の一形態では、前記分離膜SPの幅方向の末端SLが前記基準線DLを基準にして、前記最小分切片の高さの30%以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、前記最小分切片の高さの30%以内で前記電極組立体の内側方向に位置するように制御する。 Therefore, in one embodiment of the present invention, the widthwise end SL of the separation membrane SP is controlled to be located toward the outside of the electrode assembly within 30% of the height of the minimum segment based on the reference line DL, or to be located toward the inside of the electrode assembly within 30% of the height of the minimum segment.

本発明の一具現例によれば、前記分離膜SPの幅方向の末端SLは、前記基準線DLを基準にして、1.5mm以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、1.5mm以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。 According to one embodiment of the present invention, the widthwise end SL of the separator SP may be located within 1.5 mm from the reference line DL toward the outer side of the electrode assembly, or may be located within 1.5 mm from the reference line DL toward the inner side of the electrode assembly.

図7bは、台形状の分切片61の幅D、高さH及び離隔ピッチPの定義を示した図である。 Figure 7b shows the definition of the width D, height H, and spacing pitch P of the trapezoidal segment 61.

図7bを参照すると、分切片61の幅D、高さH及び離隔ピッチPは、無地部43の折曲加工時に折曲地点付近の無地部43が破れることを防止し且つ十分な溶接強度を確保するため、無地部43の重畳層数を十分に増加させながら無地部43の異常な変形を防止するように設計される。 Referring to FIG. 7b, the width D, height H and spacing P of the divided pieces 61 are designed to prevent the uncoated portion 43 from breaking near the bending point during bending and to ensure sufficient welding strength by sufficiently increasing the number of overlapping layers of the uncoated portion 43 while preventing abnormal deformation of the uncoated portion 43.

分切片61の折り曲げは、切断溝63の底部を通るラインG又はその上部で行われる。切断溝63は、電極組立体の半径方向において分切片61の滑らか且つ容易な折り曲げを可能にする。 The bending of the segment 61 is performed at or above line G passing through the bottom of the cutting groove 63. The cutting groove 63 allows smooth and easy bending of the segment 61 in the radial direction of the electrode assembly.

分切片61の幅Dは、分切片61の両側の側辺63bから延びた二本の直線と切断溝63の底部63aから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。分切片61の高さHは、分切片61の最上端辺と切断溝63の底部63aから延びた直線との間の最短距離で定義される。分切片61の離隔ピッチPは、切断溝63の底部63aから延びた直線と前記底部63aに連結された二つの側辺63bから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。側辺63b及び/又は底部63aが曲線であるとき、直線は、側辺63bと底部63aとの交点から側辺63b及び/又は底部63aに延びる接線で代替され得る。 The width D of the segment 61 is defined as the length between two points where two straight lines extending from the side edges 63b on both sides of the segment 61 intersect with a straight line extending from the bottom 63a of the cutting groove 63. The height H of the segment 61 is defined as the shortest distance between the top edge of the segment 61 and a straight line extending from the bottom 63a of the cutting groove 63. The separation pitch P of the segment 61 is defined as the length between two points where a straight line extending from the bottom 63a of the cutting groove 63 intersects with a straight line extending from the two side edges 63b connected to the bottom 63a. When the side edges 63b and/or the bottom edge 63a are curved, the straight lines may be replaced with tangent lines extending from the intersections of the side edges 63b and the bottom edge 63a to the side edges 63b and/or the bottom edge 63a.

好ましくは、分切片61の幅Dは1mm以上である。Dが1mm未満であると、分切片61がコア側に折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片61が重ならないか、又は、空いた空間(間隙)が発生するおそれがある。 Preferably, the width D of the divided pieces 61 is 1 mm or more. If D is less than 1 mm, when the divided pieces 61 are bent toward the core, the divided pieces 61 may not overlap to an extent that sufficient welding strength is ensured, or an empty space (gap) may be generated.

好ましくは、分切片61の幅Dは、分切片61が電極組立体のコア側に向かって折り曲げられるとき、分切片61が半径方向に容易に重なるように、分切片61が位置する巻回ターンの半径に応じて適応的に調節され得る。 Preferably, the width D of the segment 61 can be adaptively adjusted according to the radius of the winding turn in which the segment 61 is located so that the segment 61 easily overlaps in the radial direction when the segment 61 is bent toward the core side of the electrode assembly.

図7cは、本発明の実施形態によって電極60が巻き取られたとき、分切片61の幅Dが定義される分切片61の下端(図7bの線分Dab)が形成する円弧Aを電極組立体のコアの中心Oを基準に示した図である。 FIG. 7c is a diagram showing an arc A1A2 formed by the lower end of the segment 61 (line segment D ab in FIG. 7b ), which defines the width D of the segment 61 when the electrode 60 is wound up according to an embodiment of the present invention , with reference to the center O of the core of the electrode assembly.

図7cを参照すると、円弧Aは分切片61の幅Dに対応する長さを有し、電極組立体のコアの中心を基準にして円周角Φを有する。円周角Φは、円弧Aを通る巻回軸と垂直な平面上において、円弧Aの両端とコアの中心Oとを連結した二つの線分間の角度で定義され得る。 7c, the arc A1A2 has a length corresponding to the width D of the segment 61 and has a circumferential angle Φ with respect to the center of the core of the electrode assembly. The circumferential angle Φ can be defined as the angle between two lines connecting both ends of the arc A1A2 to the center O of the core on a plane perpendicular to the winding axis that passes through the arc A1A2 .

分切片61の円弧Aの長さが同一であるとき、分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するほど円周角Φは減少する。反対に、分切片61の円周角Φが同一であるとき、分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するほど円弧Aの長さは比例的に増加する。 When the length of the arc A1A2 of the segment 61 is the same, the inclination angle Φ decreases as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases. Conversely, when the inclination angle Φ of the segment 61 is the same, the length of the arc A1A2 increases proportionally as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases.

円周角Φは分切片61の折曲品質に影響を及ぼす。図面において、実線矢印は分切片61を折り曲げるために加えられる力の方向を示し、点線矢印は分切片61が折り曲げられる方向を示している。折曲方向はコアの中心Oに向かう方向である。 The circumferential angle Φ affects the bending quality of the segment 61. In the drawing, the solid arrows indicate the direction of the force applied to bend the segment 61, and the dotted arrows indicate the direction in which the segment 61 is bent. The bending direction is toward the center O of the core.

分切片61の円周角Φは、折曲の均一性を向上させ且つクラックの発生を防止するため、分切片61が位置する巻回ターンの半径rに応じて45°以下、好ましくは30°以下であり得る。 The circumferential angle Φ of the segment 61 can be 45° or less, preferably 30° or less, depending on the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located, in order to improve the uniformity of the folding and prevent the occurrence of cracks.

一形態において、分切片61の円周角Φは、上記の数値範囲内で電極組立体の半径方向に沿って徐々に又は段階的に増加又は減少し得る。他の形態において、分切片61の円周角Φは、上記の数値範囲内で電極組立体の半径方向に沿って徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少し得、その反対の場合(vice versa)も可能である。さらに他の形態において、分切片61の円周角Φは、上記の数値範囲内で電極組立体の半径方向に沿って実質的に同一であり得る。 In one embodiment, the circumferential angle Φ of the segment 61 may increase or decrease gradually or stepwise along the radial direction of the electrode assembly within the above numerical range. In another embodiment, the circumferential angle Φ of the segment 61 may increase gradually or stepwise along the radial direction of the electrode assembly within the above numerical range and then decrease gradually or stepwise, or vice versa. In yet another embodiment, the circumferential angle Φ of the segment 61 may be substantially the same along the radial direction of the electrode assembly within the above numerical range.

実験によれば、分切片61の円周角Φが45°を超過すると、分切片61の折曲模様が均一にならない。分切片61の中央部分と側辺部分とに加えられる力の差が大きくなって、円周方向における分切片61の押し付けが均一にならない。また、折曲均一性のために押し付け力を増加させれば、切断溝63付近の無地部43にクラックが発生するおそれがある。 Experiments have shown that if the circumferential angle Φ of the segment 61 exceeds 45°, the folding pattern of the segment 61 will not be uniform. The difference in force applied to the center and side edges of the segment 61 will increase, and the pressing of the segment 61 in the circumferential direction will not be uniform. In addition, if the pressing force is increased to ensure uniform folding, cracks may occur in the plain portion 43 near the cut groove 63.

一例において、電極60に含まれた分切片61の円周角Φは、実質的に同一であり、分切片61の幅は分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するほど比例的に増加し得る。実質的に同一であるとは、完全に同一であるか又は5%未満の偏差があることを意味する。 In one example, the circumferential angles Φ of the segments 61 included in the electrode 60 may be substantially identical, and the widths of the segments 61 may increase proportionally as the radius r of the winding turn in which the segments 61 are located increases. By substantially identical, we mean either completely identical or with a deviation of less than 5%.

例えば、電極組立体の半径が22mmであり、コアの半径が4mmであり、半径7mm地点に位置する巻回ターンから分切片61が配置されるとき、分切片61の円周角Φが28.6°に一定である場合、分切片61の幅Dは下記の表1のように、分切片61が位置する巻回ターンの半径rに応じて比例的に増加し得る。すなわち、分切片61の幅は、巻回ターンの半径rが1mmずつ増加する度に0.5mmずつ実質的に同一比率で増加し得る。 For example, when the radius of the electrode assembly is 22 mm, the radius of the core is 4 mm, and the segment 61 is disposed from a winding turn located at a radius of 7 mm, if the circumferential angle Φ of the segment 61 is constant at 28.6°, the width D of the segment 61 may increase proportionally according to the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located, as shown in Table 1 below. That is, the width of the segment 61 may increase by 0.5 mm at substantially the same rate for every 1 mm increase in the radius r of the winding turn.

好ましくは、電極組立体のコアの中心Oを基準にして半径がrである巻回ターンに位置した分切片61の幅D(r)は、下記の数式1を満たす範囲で決定され得る。 Preferably, the width D(r) of the segment 61 located at the winding turn having a radius r with respect to the center O of the core of the electrode assembly can be determined within a range that satisfies the following mathematical formula 1.

[数式1]
1≦D(r)≦(2×π×r/360°)×45°
好ましくは、複数の分切片61のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するにつれて、巻取方向の幅D(r)が徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。
[Formula 1]
1≦D(r)≦(2×π×r/360°)×45°
Preferably, each of the plurality of segments 61 may have a width D(r) in the winding direction that gradually or stepwise increases as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases with respect to the center of the core of the electrode assembly, or vice versa.

他の形態において、複数の分切片61のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するにつれて、1mm~11mmの範囲で巻取方向の幅D(r)が徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。 In another embodiment, each of the plurality of segments 61 may have a width D(r) in the winding direction that gradually or stepwise increases in the range of 1 mm to 11 mm as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases relative to the center of the core of the electrode assembly, or vice versa.

さらに他の形態において、複数の分切片61のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するにつれて、巻取方向の幅D(r)が徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少し得るか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。 In yet another embodiment, each of the plurality of segments 61 may have a width D(r) in the winding direction that gradually or stepwise increases and then gradually or stepwise decreases as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases relative to the center of the core of the electrode assembly, or vice versa.

さらに他の形態において、複数の分切片61のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するにつれて、1mm~11mmの範囲で巻取方向の幅D(r)が徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少するか、若しくはその反対(vice versa)であり得る。 In yet another embodiment, each of the plurality of segments 61 may have a width D(r) in the winding direction that gradually or stepwise increases and then gradually or stepwise decreases in the range of 1 mm to 11 mm as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases relative to the center of the core of the electrode assembly, or vice versa.

さらに他の形態において、分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するにつれて、分切片61の幅D(r)が変化する比率は、同一であるか又は相異なり得る。 In yet other embodiments, the rate at which the width D(r) of the segment 61 changes as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases can be the same or different.

さらに他の形態において、分切片61が位置する巻回ターンの半径rが増加するにつれて、1mm~11mmの範囲で分切片61の幅D(r)が変化する比率は、同一であるか又は相異なり得る。 In yet other embodiments, the rate at which the width D(r) of the segment 61 changes from 1 mm to 11 mm as the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases may be the same or different.

図7bをさらに参照すると、分切片61の高さHは2mm以上であり得る。D2が2mm未満であると、分切片61がコア側に折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片61が重ならないか、又は、空いた空間(間隙)が発生するおそれがある。 Referring further to FIG. 7b, the height H of the divided pieces 61 may be 2 mm or more. If D2 is less than 2 mm, when the divided pieces 61 are bent toward the core, the divided pieces 61 may not overlap to an extent that sufficient welding strength is ensured, or an empty space (gap) may be generated.

分切片61の高さHは、分切片61がコア側に折り曲げられたときコアを塞がない条件を適用して決定し得る。好ましくは、コアの直径の90%以上が外側に開放されるように、分切片61の高さHを調節し得る。 The height H of the segment 61 can be determined by applying the condition that the segment 61 does not block the core when it is bent toward the core. Preferably, the height H of the segment 61 can be adjusted so that 90% or more of the core diameter is open to the outside.

好ましくは、分切片61の高さHは、分切片61が位置する巻回ターンの半径及びコアの半径に応じてコア側から外周側に徐々に増加し得る。 Preferably, the height H of the segment 61 may gradually increase from the core side to the outer periphery depending on the radius of the winding turn in which the segment 61 is located and the radius of the core.

一例において、分切片61の高さHが巻回ターンの半径が増加するにつれてhからhまでN段階にわたって段階的に増加するとすると、分切片61のk番目高さh(kは1~Nの自然数)、高さhを有する分切片61が含まれた巻回ターンの開始半径をr、コアの半径をrとするとき、下記の数式2が満たされるように分切片61の高さh~hが決定され得る。 In one example, if the height H of the fractional segment 61 increases stepwise over N stages from h 1 to h N as the radius of the winding turn increases, the heights h 1 to h N of the fractional segment 61 can be determined so that the following Equation 2 is satisfied when the kth height of the fractional segment 61 is h k (k is a natural number from 1 to N ) , the starting radius of the winding turn including the fractional segment 61 having the height h k is r k , and the radius of the core is r c .

[数式2]
2mm≦h≦r-α×r(好ましくは、αは0.90~1)
分切片61の高さhが数式2を満たすと、分切片61がコア側に折り曲げられても、コアは直径の90%以上が外側に開放され得る。
[Formula 2]
2 mm≦h k ≦r k −α×r c (preferably, α is 0.90 to 1)
When the height hk of the branch piece 61 satisfies the formula 2, even if the branch piece 61 is bent toward the core, 90% or more of the diameter of the core can be opened to the outside.

一例として、電極組立体の全体巻回ターン半径が22mmであり、分切片61の高さが3mmから始まり、分切片61を含む巻回ターンの半径が1mm増加する度に分切片61の高さが3mm、4mm、5mm、6mmと順に増加し、残りの巻回ターンでは高さが6mmで実質的に同一に維持され得る。すなわち、全体巻回ターンの半径のうち、分切片61の高さ可変区間の半径方向の幅は3mmであり、残りの半径区間は高さ均一区間に該当する。 As an example, the electrode assembly may have a total winding turn radius of 22 mm, with the height of the segment 61 starting at 3 mm, and the height of the segment 61 increasing in order from 3 mm to 4 mm, 5 mm, and 6 mm for each 1 mm increase in the radius of the winding turn including the segment 61, while the remaining winding turns may maintain a substantially constant height of 6 mm. In other words, the radial width of the height-variable section of the segment 61 of the total winding turn radius is 3 mm, and the remaining radius sections correspond to uniform height sections.

この場合、電極組立体のコアの半径rに応じて3mm、4mm、5mm及び6mmの高さを有する分切片61が含まれた巻回ターンの開始半径r、r、r、rは、αが1であって、右側の不等式において等号条件が適用されたとき、下記の表2の通りである。 In this case, the starting radii r1 , r2 , r3 , and r3 of the winding turn including the segment 61 having heights of 3 mm, 4 mm, 5 mm, and 6 mm according to the radius rc of the core of the electrode assembly are as shown in Table 2 below when α is 1 and the equality condition is applied in the inequality on the right side.

分切片61が表2に示した半径位置に配置されるとき、分切片61がコア側に折り曲げられても、分切片61によってコアが閉塞されない。一方、表2に示したr、r、r、rはα値に応じてコア側にシフトされ得る。一例において、αが0.90であるとき、r、r、r、rはコア半径の10%だけコア側にシフトされ得る。この場合、分切片61がコア側に折り曲げられたとき、コア半径の10%が分切片61によって閉塞される。表2に示したr、r、r、rは分切片61が始まる位置のリミット値である。したがって、分切片61の位置は、表2に示した半径より外周側に所定の距離だけシフトされ得る。図7dは、分切片61の高さh、h、h、h、コア半径r、分切片61が現れ始める巻回ターンの半径r、r、r、rの関係を模式的に示した図である。 When the segment 61 is disposed at the radial position shown in Table 2, the core is not blocked by the segment 61 even if the segment 61 is bent toward the core side. On the other hand, r 1 , r 2 , r 3 , and r 3 shown in Table 2 can be shifted toward the core side according to the α value. In one example, when α is 0.90, r 1 , r 2 , r 3 , and r 3 can be shifted toward the core side by 10% of the core radius. In this case, when the segment 61 is bent toward the core side, 10% of the core radius is blocked by the segment 61. r 1 , r 2 , r 3 , and r 3 shown in Table 2 are limit values of the position where the segment 61 starts. Therefore, the position of the segment 61 can be shifted by a predetermined distance toward the outer periphery from the radius shown in Table 2. FIG. 7d is a diagram showing a schematic diagram of the relationship between the heights h1 , h2 , h3 , and h4 of the segment 61, the core radius rc , and the radii r1 , r2 , r3 , and r3 of the winding turns at which the segment 61 begins to appear.

表2及び図7dを参照すると、例えばコアCの半径rが3mであるとき、3mm(h)、4mm(h)、5mm(h)及び6mm(h)の高さを有する分切片61が含まれた巻回ターンの開始半径r、r、r及びrはそれぞれ6mm、7mm、8mm及び9mmであり得、半径9mmから最後の巻回ターンまでは分切片61の高さが6mmに維持され得る。また、6mm(r)よりも小さい半径を有する巻回ターンには分切片61が含まれなくてもよい。このような例において、コアCと最も隣接した高さ3mm(h)の分切片61が半径6mmの巻回ターンから位置するため、該当分切片61がコアC側に折り曲げられても3mm~6mmの半径区間のみを覆って実質的にコアCを閉塞しない。数式2のα値に応じて、分切片61の位置はコア半径rの10%以内でコアC側にシフトされ得る。 Referring to Table 2 and FIG. 7d, for example, when the radius r c of the core C is 3 m, the starting radii r 1 , r 2 , r 3 and r 4 of the winding turn including the segment 61 having the height of 3 mm (h 1 ), 4 mm (h 2 ), 5 mm (h 3 ) and 6 mm (h 4 ) may be 6 mm, 7 mm, 8 mm and 9 mm, respectively, and the height of the segment 61 may be maintained at 6 mm from the radius of 9 mm to the last winding turn. Also, the segment 61 may not be included in the winding turn having a radius smaller than 6 mm (r 1 ). In this example, since the segment 61 having the height of 3 mm (h 1 ) that is closest to the core C is located from the winding turn having the radius of 6 mm, even if the segment 61 is bent toward the core C, it covers only the radius section from 3 mm to 6 mm and does not substantially block the core C. Depending on the value of α in Equation 2, the position of the segment 61 can be shifted toward the core C within 10% of the core radius r c .

他の形態において、分切片61の高さは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片61が位置した巻回ターンの開始半径rが増加するにつれて同一又は異なる比率で増加し得る。 In other embodiments, the height of the segment 61 may increase at the same or different rates as the starting radius r of the winding turn in which the segment 61 is located increases relative to the center of the core of the electrode assembly.

好ましくは、分切片61の高さHは、数式2を満たすとともに分切片61の最大高さが制限され得る。 Preferably, the height H of the segment 61 satisfies formula 2 and the maximum height of the segment 61 can be limited.

図7eは、分切片61の高さ可変区間で分切片61の高さHに対する最大値hmaxを決定するための概念図である。 FIG. 7e is a conceptual diagram for determining the maximum value h max for the height H of the segment 61 in the height variable section of the segment 61. As shown in FIG.

図7eを参照すると、電極組立体の巻取構造において分切片61を含む電極Eは、半径方向で分離膜Sを介在して反対極性の電極Eと対向している。電極Eの両面には活物質層E1,activeがコーティングされ、電極Eの両面にも活物質層E2,activeがコーティングされている。電気的絶縁のため、分離膜Sの端部Sendは電極Eの端部E2,endから絶縁ギャップWgapに対応する長さだけ外側にさらに延び得る。また、電極Eの端部は、電気的絶縁のため、電極Eの端部よりも外側には延びない。したがって、無地部43の下端には絶縁ギャップWgapに対応する区間が確保されなければならない。また、電極E、Eと分離膜Sとが巻き取られるとき、分離膜Sの端部Sendが蛇行(meandering)を起こす。したがって、分切片61が分離膜Sの外側に露出するためには、分離膜Sの最小蛇行マージンに該当する区間Wmargin,minが無地部43に割り当てられなければならない。また、分切片61をカッティングするためには、集電体ホイルの端部に最小限の切断スクラップマージンWscrap,minが割り当てられなければならない。したがって、分切片61の高さ可変区間で分切片61の最大高さhmaxは、下記の数式3によって決定され得る。数式3において、Wfoilは集電体ホイルがカッティングされる前の集電体ホイルの幅に該当する。 Referring to FIG. 7e, in the winding structure of the electrode assembly, the electrode E1 including the divided piece 61 faces the electrode E2 of the opposite polarity with the separator S interposed in the radial direction. Both sides of the electrode E1 are coated with an active material layer E1 ,active , and both sides of the electrode E2 are also coated with an active material layer E2 ,active . For electrical insulation, the end S end of the separator S may further extend outward from the end E2 ,end of the electrode E2 by a length corresponding to the insulating gap W gap . In addition, the end of the electrode E1 does not extend outward beyond the end of the electrode E2 for electrical insulation. Therefore, a section corresponding to the insulating gap W gap must be secured at the lower end of the non-coating portion 43. In addition, when the electrodes E1 , E2 and the separator S are wound, the end S end of the separator S meanders. Therefore, in order for the division piece 61 to be exposed to the outside of the separator S, a section W margin,min corresponding to the minimum meandering margin of the separator S must be allocated to the uncoated portion 43. Also, in order to cut the division piece 61, a minimum cutting scrap margin W scrap,min must be allocated to the end of the current collector foil. Therefore, the maximum height h max of the division piece 61 in the height variable section of the division piece 61 can be determined by the following Equation 3. In Equation 3, W foil corresponds to the width of the current collector foil before the current collector foil is cut.

[数式3]
max=Wfoil-Wscrap,min-Wmargin,min-Wgap
好ましくは、前記絶縁ギャップWgapは、前記第1電極が正極であるとき、0.2mm~6mmであり得る。また、前記絶縁ギャップWgapは、前記第1電極が負極であるとき、0.1mm~2mmであり得る。
[Formula 3]
h max = W foil - W scrap, min - W margin, min - W gap
Preferably, the insulation gap W gap may be 0.2 mm to 6 mm when the first electrode is a positive electrode, and the insulation gap W gap may be 0.1 mm to 2 mm when the first electrode is a negative electrode.

好ましくは、前記切断最小スクラップマージンWscrap,minは、1.5mm~8mmであり得る。最小切断スクラップマージンWscrap,minは、分切片61を形成する工程によっては割り当てられなくてもよい。例えば、分切片61の上部辺と集電体ホイルの上部辺とが一致するように切断溝63を形成し得る。この場合、数式3において、Wscrap,minは0になり得る。 Preferably, the minimum cutting scrap margin W scrap,min may be 1.5 mm to 8 mm. The minimum cutting scrap margin W scrap,min may not be assigned depending on the process of forming the divided pieces 61. For example, the cutting grooves 63 may be formed so that the upper edge of the divided pieces 61 coincides with the upper edge of the current collector foil. In this case, W scrap,min may be 0 in Equation 3.

好ましくは、前記分離膜の最小蛇行マージンWmargin,minは0~1mmであり得る。 Preferably, the minimum meandering margin W margin, min of the separation membrane may be 0 to 1 mm.

一例として、最小限の切断スクラップマージンWscrap,minは1.5mmであり、分離膜Sの最小蛇行マージンWmargin,minは0.5mmであり得る。このような条件において、分切片61を形成する前の集電体ホイル幅Wfoilが8mm~12mmであり、絶縁ギャップWgapが0.6mm、0.8mm及び1.0mmであるとき、数式3を用いて分切片61の最大高さhmaxを計算した結果は下記の表3の通りである。 For example, the minimum cutting scrap margin W scrap,min may be 1.5 mm, and the minimum meandering margin W margin,min of the separator S may be 0.5 mm. Under these conditions, when the width W foil of the current collector foil before forming the divided pieces 61 is 8 mm to 12 mm, and the insulating gap W gap is 0.6 mm, 0.8 mm, and 1.0 mm, the maximum height h max of the divided pieces 61 is calculated using Equation 3, and the results are shown in Table 3 below.

表3を参照すると、分切片61の高さ可変区間において分切片61の最大高さhmaxは10mmに設定され得る。したがって、分切片61の高さ可変区間における分切片61の高さは数式2を満たすとともに、2mm~10mm区間で電極組立体の半径方向に沿って段階的に又は徐々に増加し得る。分切片61の高さが10mmを超える設計条件は、無地部にうねりを発生させて無地部の平坦度を低下させるおそれがある。図7bをさらに参照すると、分切片61の離隔ピッチPは0.05~1.0mmで調節し得る。離隔ピッチPが0.05mm未満であると、電極60が巻取工程などで走行するとき、応力によって切断溝63の底部付近で無地部43にクラックが生じるおそれがある。一方、離隔ピッチPが1mmを超えると、分切片61が折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片61が重ならないか、又は、空いた空間(間隙)が発生するおそれがある。 Referring to Table 3, the maximum height h max of the segment 61 in the height variable section of the segment 61 may be set to 10 mm. Thus, the height of the segment 61 in the height variable section of the segment 61 satisfies Equation 2 and may increase stepwise or gradually in the radial direction of the electrode assembly in the range of 2 mm to 10 mm. A design condition in which the height of the segment 61 exceeds 10 mm may cause waviness in the uncoated portion, decreasing the flatness of the uncoated portion. Referring to FIG. 7b further, the separation pitch P of the segment 61 may be adjusted to 0.05 to 1.0 mm. If the separation pitch P is less than 0.05 mm, cracks may occur in the uncoated portion 43 near the bottom of the cut groove 63 due to stress when the electrode 60 travels during a winding process, etc. On the other hand, if the separation pitch P exceeds 1 mm, when the divided pieces 61 are bent, the divided pieces 61 may not overlap to an extent sufficient to ensure sufficient welding strength, or an empty space (gap) may be generated.

一方、電極60の集電体41がアルミニウムからなる場合、離隔ピッチPは0.5mm以上に設定することがより好ましい。離隔ピッチPが0.5mm以上である場合、電極60が巻取工程などにおいて300gf以上の張力(tension)下で100mm/sec以上の速度で走行しても、切断溝63の下部でクラックが発生することを防止することができる。 On the other hand, when the current collector 41 of the electrode 60 is made of aluminum, it is more preferable to set the separation pitch P to 0.5 mm or more. When the separation pitch P is 0.5 mm or more, even if the electrode 60 runs at a speed of 100 mm/sec or more under a tension of 300 gf or more during a winding process, etc., it is possible to prevent cracks from occurring at the bottom of the cutting groove 63.

実験結果によれば、電極60の集電体41が厚さ15μmのアルミニウムホイルであり、離隔ピッチPが0.5mm以上である場合、上記のような走行条件下で電極60が走行したとき、切断溝63の下部でクラックが発生しない。 According to the experimental results, when the current collector 41 of the electrode 60 is an aluminum foil having a thickness of 15 μm and the separation pitch P is 0.5 mm or more, no cracks occur at the bottom of the cutting groove 63 when the electrode 60 runs under the running conditions described above.

図7bに示したように、巻取方向(X軸)において隣接する二つの分切片61の間には切断溝63が介在される。切断溝63は、無地部43が除去されながら生じた空間に該当する。好ましくは、切断溝63の底部両端の隅部分はラウンド状である。すなわち、切断溝63は、略扁平な底部63a、及びラウンド部63cを含む。ラウンド部63cは、底部63aと分切片61の側辺63bとを連結する。変形例において、切断溝63の底部63aは円弧形状に代替され得る。この場合、分切片61の側辺63b同士は、底部63aの円弧形状によって滑らかに連結され得る。 As shown in FIG. 7b, a cut groove 63 is interposed between two adjacent segments 61 in the winding direction (X-axis). The cut groove 63 corresponds to a space created when the plain portion 43 is removed. Preferably, the corners at both ends of the bottom of the cut groove 63 are rounded. That is, the cut groove 63 includes a substantially flat bottom portion 63a and a round portion 63c. The round portion 63c connects the bottom portion 63a and the side edge 63b of the segment 61. In a modified example, the bottom portion 63a of the cut groove 63 may be replaced with an arc shape. In this case, the side edges 63b of the segment 61 may be smoothly connected to each other by the arc shape of the bottom portion 63a.

ラウンド部63cの曲率半径は、0超0.5mm以下、好ましくは0超0.1mm以下、より好ましくは0.01mm~0.05mであり得る。ラウンド部63cの曲率半径が上記の数値範囲を満たすとき、電極60が巻取工程などで走行中に切断溝63の下部でクラックが生じることを防止することができる。ラウンド部63cの曲率半径が上記の数値範囲の上限を超えれば、切断溝63の底部の空間が減少して電解質の含浸性に否定的な影響を及ぼすおそれがある。 The radius of curvature of the rounded portion 63c may be greater than 0 and less than 0.5 mm, preferably greater than 0 and less than 0.1 mm, and more preferably 0.01 mm to 0.05 mm. When the radius of curvature of the rounded portion 63c satisfies the above numerical range, it is possible to prevent cracks from occurring at the bottom of the cutting groove 63 while the electrode 60 is traveling during a winding process or the like. If the radius of curvature of the rounded portion 63c exceeds the upper limit of the above numerical range, the space at the bottom of the cutting groove 63 may be reduced, which may have a negative effect on the impregnation of the electrolyte.

複数の分切片61は、コア側から外周側に向かって下部内角θが増加し得る。一例として、複数の分切片61は、コア側から外周側に向かって下部内角θが徐々に又は段階的に増加し得る。下部内角θは、切断溝63の底部63aから延びた直線と分切片61の側部53bから延びた直線との間の角度である。分切片61が左右対称であるとき、左側と右側の下部内角θは実質的に同一である。 The lower interior angle θ of the multiple segment pieces 61 may increase from the core side toward the outer periphery side. As an example, the lower interior angle θ of the multiple segment pieces 61 may increase gradually or in steps from the core side toward the outer periphery side. The lower interior angle θ is the angle between a straight line extending from the bottom 63a of the cutting groove 63 and a straight line extending from the side 53b of the segment piece 61. When the segment piece 61 is symmetrical, the lower interior angle θ on the left and right sides is substantially the same.

電極組立体の半径が増加すれば、曲率半径が増加する。もし、分切片61の下部内角θが電極組立体の半径の増加とともに増加すれば、分切片61が折り曲げられるとき、半径方向及び円周方向で生じる応力を緩和させることができる。また、下部内角θが増加すれば、分切片61が折り曲げられたとき、内側の分切片61と重なる面積及び重畳層の個数もともに増加することで、半径方向及び円周方向で溶接強度を均一に確保でき、折曲表面領域を平坦に形成することができる。 As the radius of the electrode assembly increases, the radius of curvature increases. If the lower interior angle θ of the segment 61 increases with the radius of the electrode assembly, the stress generated in the radial and circumferential directions when the segment 61 is bent can be alleviated. Furthermore, if the lower interior angle θ increases, when the segment 61 is bent, the overlapping area with the inner segment 61 and the number of overlapping layers also increase, thereby ensuring uniform welding strength in the radial and circumferential directions and allowing the bent surface area to be formed flat.

好ましくは、下部内角θは、分切片61が位置する巻回ターンの半径及び分切片61の幅Dによって決定され得る。 Preferably, the lower interior angle θ can be determined by the radius of the winding turn in which the segment 61 is located and the width D of the segment 61.

図7fは、分切片61の下部内角θを決定する数式を説明するための模式図である。 Figure 7f is a schematic diagram to explain the formula for determining the lower interior angle θ of the segment 61.

図7fを参照すると、分切片61の側辺は、分切片61の幅Dに対応する線分ADの両端であるA及びDとコアの中心Eとを連結する線分AE及び線分DEと一致することが理想的である。 Referring to FIG. 7f, ideally, the sides of the segment 61 coincide with the lines AE and DE that connect the two ends A and D of the line segment AD, which corresponds to the width D of the segment 61, to the center E of the core.

分切片61の側辺が最も理想的な方向に延びるとき、分切片61の下部内角θreferは、線分EFが線分AE及び線分DEと近似的に等しいと仮定するとき、下記の数式4を用いて分切片61の幅D及び分切片61が位置する巻回ターンの半径rから近似的に決定され得る。 When the side of the segment 61 extends in the most ideal direction, the lower interior angle θ refer of the segment 61 can be approximately determined from the width D of the segment 61 and the radius r of the winding turn in which the segment 61 is located using the following Equation 4, assuming that the line segment EF is approximately equal to the line segments AE and DE.

[数式4] [Formula 4]

数式4の角度は、分切片61の下部内角θreferの理想的な基準角度である。一方、同一巻回ターンに位置した隣接する分切片61の間には離隔ピッチPが存在する。離隔ピッチPの長さはpで示した。離隔ピッチPが隣接する分切片61同士の間に存在するため、下部内角θに対して離隔ピッチPの50%だけの公差を与え得る。すなわち、分切片61の上端辺BCの幅は上端辺B’C’まで最大p/2だけ増加し得る。公差が反映された下部内角θ’は下記の数式5で表し得る。下部内角θreferは理想的な基準角度∠BAGであり、下部内角θ’は離隔ピッチPによる公差が反映された角度∠B’AG’である。数式5において、Hは分切片61の高さであり、pは離隔ピッチに該当する。 The angle in Equation 4 is an ideal reference angle of the lower interior angle θ refer of the division segment 61. Meanwhile, a separation pitch P exists between adjacent division segments 61 located in the same winding turn. The length of the separation pitch P is indicated as p. Since the separation pitch P exists between adjacent division segments 61, a tolerance of 50% of the separation pitch P can be given to the lower interior angle θ. That is, the width of the upper end side BC of the division segment 61 can increase by a maximum of p/2 to the upper end side B'C'. The lower interior angle θ' reflecting the tolerance can be expressed by the following Equation 5. The lower interior angle θ refer is an ideal reference angle ∠BAG, and the lower interior angle θ' is an angle ∠B'AG' reflecting the tolerance due to the separation pitch P. In Equation 5, H corresponds to the height of the division segment 61, and p corresponds to the separation pitch.

[数式5] [Formula 5]

好ましくは、電極組立体の各巻回ターンに位置した分切片61の下部内角θは、下記の数式6を満たし得る。それにより、分切片61が電極組立体のコアの中心に向かって折り曲げられるとき、円周方向で隣接する分切片61同士が干渉を起こさず、円滑な折曲が可能である。 Preferably, the lower interior angle θ of the segment 61 located at each winding turn of the electrode assembly can satisfy the following formula 6. As a result, when the segment 61 is bent toward the center of the core of the electrode assembly, adjacent segment segments 61 in the circumferential direction do not interfere with each other, allowing for smooth bending.

[数式6] [Formula 6]

一例として、電極60が直径22mm、コアの半径4mmの巻取構造を形成する場合、分切片61の下部内角は高さ可変区間において60°~85°の区間で徐々に又は段階的に増加し得る。 As an example, if the electrode 60 forms a winding structure with a diameter of 22 mm and a core radius of 4 mm, the lower interior angle of the segment 61 may increase gradually or stepwise in the range of 60° to 85° in the height variable section.

他の例として、複数の分切片61は、一つ又は二つ以上のグループ単位でコア側から外周側に向かって下部内角θが徐々に又は段階的に増加し得る。 As another example, the lower interior angle θ of the multiple segments 61 may increase gradually or stepwise from the core side toward the outer periphery in one or more groups.

一方、分切片61の左側下部内角と右側下部内角とは等しくなくてもよい。それでもなお、少なくとも一側の下部内角θが上述した数式6を満たすように設計され得る。 On the other hand, the left and right lower interior angles of the segment 61 do not have to be equal. Nevertheless, the lower interior angle θ on at least one side can be designed to satisfy the above-mentioned formula 6.

図7aをさらに参照すると、第1部分B1の幅dB1は、第3部分B2の分切片61をコア側に折り曲げたとき、電極組立体のコアがその直径を基準にして90%以上外側に開放されるように設計される。第1部分B1の幅dB1は、グループ1の分切片61の折曲長さに比例して増加し得る。折曲長さは、折曲地点から分切片61の上端辺までの長さに該当する。好ましくは、電極60がフォームファクタ4680の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、第1部分B1の幅dB1は、電極組立体のコアの直径及びグループ1に含まれた分切片61の高さに応じて180mm~350mmに設定され得る。 7a, the width d B1 of the first portion B1 is designed such that when the third portion B2 is folded toward the core, the core of the electrode assembly is opened outward by 90% or more based on the diameter of the core. The width d B1 of the first portion B1 may increase in proportion to the folding length of the group 1 of the fractional segments 61. The folding length corresponds to the length from the folding point to the upper end side of the fractional segment 61. Preferably, when the electrode 60 is used to manufacture an electrode assembly for a cylindrical battery of form factor 4680, the width d B1 of the first portion B1 may be set to 180 mm to 350 mm depending on the diameter of the core of the electrode assembly and the height of the fractional segment 61 included in group 1.

分切片61の折曲地点は、切断溝63の底部を通るライン又はそのラインから上側に所定の距離だけ離隔した地点で設定され得る。切断溝63の底部から所定の距離だけ離隔した地点で分切片61がコア側に折り曲げられれば、半径方向での分切片の重畳がより容易になる。分切片61が折り曲げられるとき、コアの中心を基準にして外側にある分切片が内側にある分切片を押し付ける。このとき、折曲地点が切断溝63の底部から所定の距離だけ離隔していれば、内側の分切片が外側の分切片によって巻取軸方向に押し付けられながら分切片の重畳がより容易に行われる。折曲地点の離隔距離は、好ましくは1mm以下であり得る。分切片の最小高さが2mmであるため、最小高さに対する折曲地点の離隔距離の比率は50%以下であり得る。 The folding point of the divided piece 61 may be set on a line passing through the bottom of the cutting groove 63 or at a point spaced a predetermined distance above the line. If the divided piece 61 is folded toward the core at a point spaced a predetermined distance from the bottom of the cutting groove 63, the overlapping of the divided pieces in the radial direction becomes easier. When the divided piece 61 is folded, the divided piece on the outside presses the divided piece on the inside based on the center of the core. In this case, if the folding point is spaced a predetermined distance from the bottom of the cutting groove 63, the divided pieces are more easily overlapped as the inner divided piece is pressed in the winding axis direction by the outer divided piece. The separation distance of the folding points may preferably be 1 mm or less. Since the minimum height of the divided piece is 2 mm, the ratio of the separation distance of the folding points to the minimum height may be 50% or less.

一例において、各分切片グループの幅は、電極組立体の同一巻回ターンを構成するように設計され得る。ここで、巻回ターンは、電極60が巻き取られた状態の第1部分B1の端部を基準にして計数し得る。 In one example, the width of each segment group can be designed to form the same winding turn of the electrode assembly, where the winding turns can be counted relative to the end of the first portion B1 when the electrode 60 is wound.

他の変形例において、各分切片グループの幅は、電極組立体の少なくとも一つの巻回ターンを構成するように設計され得る。 In other variations, the width of each segment group can be designed to form at least one winding turn of the electrode assembly.

さらに他の変形例において、同一分切片グループに属した分切片61の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチは、グループ内で又は隣接するグループの間で徐々に及び/又は段階的に及び/又は不規則的に増加又は減少し得る。 In yet other variations, the width and/or height and/or spacing pitch of the segments 61 belonging to the same segment group may increase or decrease gradually and/or stepwise and/or irregularly within the group or between adjacent groups.

グループ1~グループ8は、第3部分B2に含まれる分切片グループの一例に過ぎない。グループの個数、各グループに含まれる分切片61の個数、及びグループの幅、は無地部43の折曲過程で応力を最大限に分散させ、集電体との溶接強度を十分に確保できるように、分切片61が多重に重なるように好ましく調節され得る。 Groups 1 to 8 are merely examples of segment groups included in the third portion B2. The number of groups, the number of segment pieces 61 included in each group, and the width of the groups can be preferably adjusted so that the segment pieces 61 are overlapped in multiple layers to maximize stress distribution during the bending process of the plain portion 43 and ensure sufficient welding strength with the current collector.

他の変形例において、第2部分B3の高さは第1実施形態及び第2実施形態と同様に、徐々に又は段階的に減少し得る。 In other variations, the height of the second portion B3 may decrease gradually or in steps, similar to the first and second embodiments.

さらに他の変形例において、第3部分B2の分切構造は、第2部分B3まで拡張可能である(点線を参照)。この場合、第2部分B3も第3部分B2と同様に、複数の分切片を含み得る。好ましくは、第2部分B3の分切構造は、第3部分B2の最外側にある分切片グループと実質的に同一であり得る。この場合、第2部分B3及び第3部分B2に含まれた分切片は、幅、高さ及び離隔ピッチが実質的に同一であり得る。変形例として、第2部分B3の分切片は、幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチが第3部分B2よりも大きくなり得る。選択的には、第2部分B3の最終の1巻回ターンは分切片が除去された形態であり得る。 In yet another variation, the division structure of the third portion B2 can be extended to the second portion B3 (see dotted line). In this case, the second portion B3 can also include multiple division segments, similar to the third portion B2. Preferably, the division structure of the second portion B3 can be substantially identical to the outermost division segment group of the third portion B2. In this case, the division segments included in the second portion B3 and the third portion B2 can have substantially the same width, height and spacing pitch. As a variation, the division segments of the second portion B3 can have a width and/or height and/or spacing pitch greater than those of the third portion B2. Alternatively, the final one winding turn of the second portion B3 can be in a form in which the division segments have been removed.

第3部分B2において、電極60の巻取方向を基準にして、分切片61の高さが段階的に増加する区間(グループ1~グループ7)は分切片の高さ可変区間と定義され、最後の分切片グループ(グループ8)は分切片の高さが均一に維持される高さ均一区間と定義され得る。 In the third portion B2, the sections (groups 1 to 7) in which the height of the segments 61 increases stepwise based on the winding direction of the electrode 60 can be defined as segment height variable sections, and the final segment group (group 8) can be defined as a uniform height section in which the height of the segments is maintained uniform.

すなわち、第3部分B2において、分切片61の高さがhからhまで段階的に増加するとき、h~hN-1(Nは高くインデックスであって、2以上の自然数)の高さを有する分切片61が配置された区間は高さ可変区間に該当し、hの高さを有する分切片61が配置された区間は高さ均一区間に該当する。電極60の巻取方向の長さに対する高さ可変区間と高さ均一区間との比率については、具体的な実施形態を参照して後述する。 That is, in the third portion B2, when the height of the divisional segments 61 increases stepwise from h1 to hN , a section in which the divisional segments 61 having heights h1 to hN -1 (N is a high index and a natural number of 2 or more) are arranged corresponds to a height variable section, and a section in which the divisional segments 61 having a height of hN are arranged corresponds to a height uniform section. The ratio of the height variable section and the height uniform section with respect to the length of the electrode 60 in the winding direction will be described later with reference to a specific embodiment.

電極60がフォームファクタ4680の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、第1部分B1の幅dB1は180~350mmであり得る。グループ1の幅は第1部分B1の幅対比35~40%であり得る。グループ2の幅はグループ1の幅対比130~150%であり得る。グループ3の幅はグループ2の幅対比120~135%であり得る。グループ4の幅はグループ3の幅対比85~90%であり得る。グループ5の幅はグループ4の幅対比120~130%であり得る。グループ6の幅はグループ5の幅対比100~120%であり得る。グループ7の幅はグループ6の幅対比90~120%であり得る。グループ8の幅はグループ7の幅対比115~130%であり得る。第2部分B3の幅dB3は、第1部分B1の幅と同様に180~350mmであり得る。 When the electrode 60 is used to manufacture an electrode assembly for a cylindrical battery of form factor 4680, the width d B1 of the first portion B1 may be 180-350 mm. The width of group 1 may be 35-40% of the width of the first portion B1. The width of group 2 may be 130-150% of the width of group 1. The width of group 3 may be 120-135% of the width of group 2. The width of group 4 may be 85-90% of the width of group 3. The width of group 5 may be 120-130% of the width of group 4. The width of group 6 may be 100-120% of the width of group 5. The width of group 7 may be 90-120% of the width of group 6. The width of group 8 may be 115-130% of the width of group 7. The width d B3 of the second portion B3 may be 180-350 mm, similar to the width of the first portion B1.

実施形態において、グループ1~グループ8の幅は一定の増加又は減少パターンを見せない。その理由は、分切片の幅はグループ1からグループ8に行くほど徐々に増加するが、グループ内に含まれる分切片の個数は整数個に制限され、電極の厚さが巻取方向で僅かな偏差を有するためである。したがって、特定の分切片グループでは分切片の個数が減少し得る。したがって、グループの幅は、コア側から外周側に向かって上記の例示のように不規則な変化様相を示し得る。勿論、分切片の幅を減少させることにより、グループ1~グループ8の幅が一定の増加パターンを見せるように設計することも可能である。 In an embodiment, the widths of groups 1 to 8 do not show a uniform increase or decrease pattern. This is because, although the width of the segments gradually increases from group 1 to group 8, the number of segments included in a group is limited to an integer number, and the thickness of the electrode has a slight deviation in the winding direction. Therefore, the number of segments may decrease in a particular segment group. Therefore, the width of the group may show an irregular change from the core side to the outer periphery side, as in the above example. Of course, it is also possible to design the widths of groups 1 to 8 to show a uniform increase pattern by decreasing the width of the segments.

すなわち、電極組立体の円周方向において、連続して隣接する三つの分切片グループのそれぞれに対する巻取方向の幅をそれぞれW1、W2及びW3としたとき、W2/W1よりもW3/W2が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。 In other words, when the winding direction widths of three consecutively adjacent segment groups in the circumferential direction of the electrode assembly are W1, W2, and W3, respectively, the combination of segment groups may include those in which W3/W2 is smaller than W2/W1.

上述した具体的な例において、グループ4~グループ6が上記のケースに該当する。グループ4に対するグループ5の幅比率は120~130%であり、グループ5に対するグループ6の幅比率は100~120%であって、その値が120~130%よりも小さい。 In the specific example given above, groups 4 to 6 fall into the above case. The width ratio of group 5 to group 4 is 120-130%, and the width ratio of group 6 to group 5 is 100-120%, which is smaller than 120-130%.

さらに他の変形例によれば、電極60の無地部43が複数の分切片グループを有するとき、分切片グループGk-1、G、Gk+1は、図7gに示したように、グループ間離隔間隔Dbを介在して巻取方向(X軸)において相互に離隔して配置され得る。グループ間離隔間隔Dbに対応する無地部の高さは、第1部分B1又は第2部分B3と略同一であり得る。 According to yet another modification, when the uncoated portion 43 of the electrode 60 has a plurality of segment groups, the segment groups Gk -1 , Gk , and Gk +1 may be spaced apart from one another in the winding direction (X-axis) with an inter-group spacing Db therebetween, as shown in Fig. 7g. The height of the uncoated portion corresponding to the inter-group spacing Db may be substantially the same as that of the first portion B1 or the second portion B3.

一形態において、コア側から外周側に向かって、各分切片グループに属する分切片61の巻取方向の幅Dはグループ毎に段階的に増加し、分切片61の高さHもグループ毎に段階的に増加し、下部内角θもグループ毎に段階的に増加し得る。 In one embodiment, from the core side toward the outer periphery, the width D in the winding direction of the segment 61 belonging to each segment group increases stepwise for each group, the height H of the segment 61 also increases stepwise for each group, and the lower interior angle θ can also increase stepwise for each group.

他の形態において、コア側から外周側に向かって、分切片グループの巻取方向の幅Dgは徐々に又は段階的に増加し得る。前記巻取方向の幅Dgは、分切片グループ毎に増加するか、又は、二つ以上の分切片グループ毎に増加し得る。 In other embodiments, the winding width Dg of the segment group may increase gradually or stepwise from the core side toward the outer periphery. The winding width Dg may increase for each segment group or may increase for two or more segment groups.

さらに他の形態において、コア側から外周側に向かって、分切片グループ同士の間の間隔(グループ間離隔間隔Db)は徐々に又は段階的に増加し得る。前記グループ間離隔間隔Dbは、分切片グループ毎に増加するか、又は、二つ以上の分切片グループ毎に増加し得る。 In yet another embodiment, the spacing between the segment groups (inter-group spacing Db) may increase gradually or stepwise from the core side toward the outer periphery. The inter-group spacing Db may increase for each segment group, or may increase for two or more segment groups.

分切片グループの巻取方向の幅Dg及びグループ間離隔間隔Dbを調節すると、図7h及び図7iに示したように、分切片61が一部領域に放射状に配列されながら一つ以上の分切片整列部61gを形成する。分切片整列部61gは、電極組立体JRの半径方向に沿って整列された分切片グループGk-1、G、Gk+1の集合体である。 By adjusting the winding direction width Dg of the segment group and the group spacing Db, the segment 61 is radially arranged in a certain region to form one or more segment alignment portions 61g, as shown in Figures 7h and 7i. The segment alignment portion 61g is a collection of segment groups Gk -1 , Gk , and Gk +1 aligned along the radial direction of the electrode assembly JR.

図7jに示したように、分切片整列部61gに含まれた分切片グループGk-1、G、Gk+1の両側端部とコアCの中心Oとを線でつなぐと、各分切片グループに対して扇形状になる。 As shown in FIG. 7j, when lines are connected between both ends of the segment groups G k−1 , G k , and G k+1 included in the segment alignment unit 61g and the center O of the core C, each segment group forms a fan shape.

好ましくは、分切片整列部61gに含まれた分切片グループGk-1、G、Gk+1の扇形状同士は、円周角δの大きさ及び円周角δの範囲が略同一であり得る。もし、電極に厚さ公差があれば、分切片整列部61gに含まれた分切片グループGk-1、G、Gk+1の扇形状同士は、円周角δの大きさは略同一であり、円周角δの範囲は異なり得る。 Preferably, the sector shapes of the segment groups G k-1 , G k , and G k+1 included in the segment alignment unit 61g may be substantially identical in the magnitude of the circumferential angle δ and the range of the circumferential angle δ. If there is a thickness tolerance in the electrodes, the sector shapes of the segment groups G k -1 , G k , and G k+1 included in the segment alignment unit 61g may be substantially identical in the magnitude of the circumferential angle δ and may differ in the range of the circumferential angle δ.

円周角δは、20°以上、選択的には25°以上、選択的には30°以上、選択的には35°以上、又は選択的に40°以上であり得る。 The inscribed angle δ can be 20° or more, optionally 25° or more, optionally 30° or more, optionally 35° or more, or optionally 40° or more.

分切片整列部61gに含まれた分切片61をコアCに折り曲げると、図7h及び図7iに示したように、巻取軸と略垂直な平面上に折曲表面領域Fが形成される。また、円周方向において隣り合う折曲表面領域F同士の間には電解質含浸部Epが形成される。 When the segment 61 included in the segment alignment portion 61g is folded onto the core C, a folded surface region F is formed on a plane that is approximately perpendicular to the winding axis, as shown in Figures 7h and 7i. In addition, an electrolyte-impregnated portion Ep is formed between adjacent folded surface regions F in the circumferential direction.

電解質含浸部Epには分切片61の折曲構造が存在しないため、分離膜の端部及び電極の活物質層が、巻取軸方向(すなわち、電解質が注入される方向)から眺めたとき、外側に露出している。したがって、電解質が電極組立体JRの巻取軸方向から注入されたとき、電解質が分離膜及び活物質層の端部と直接接触しながら電極組立体JR内部へと素早く浸透するため、電解質の含浸速度を改善することができる。 Since the electrolyte-impregnated portion Ep does not have a bent structure of the divided pieces 61, the ends of the separation membrane and the active material layer of the electrode are exposed to the outside when viewed from the winding axis direction (i.e., the direction in which the electrolyte is injected). Therefore, when the electrolyte is injected from the winding axis direction of the electrode assembly JR, the electrolyte quickly penetrates into the electrode assembly JR while in direct contact with the ends of the separation membrane and the active material layer, improving the electrolyte impregnation speed.

また、図7aを参照して上述したように、電解質の含浸速度をさらに改善するため、分離膜SPの幅方向の末端SLは、最小分切片の高さHaの30%以下に該当する距離だけ基準線DLから離隔することが好ましい。この場合、切断溝63の底部を通じても電解質が含浸されることで、電解質の含浸速度がさらに改善され、電解質含浸の均一性も向上できる。 Also, as described above with reference to FIG. 7a, in order to further improve the electrolyte impregnation speed, it is preferable that the widthwise end SL of the separation membrane SP is separated from the reference line DL by a distance that corresponds to 30% or less of the minimum segment height Ha. In this case, the electrolyte is also impregnated through the bottom of the cut groove 63, which further improves the electrolyte impregnation speed and improves the uniformity of the electrolyte impregnation.

図7hは前記折曲表面領域Fが90°間隔で配置される構造の例示であり、図7iは前記折曲表面領域Fが180°間隔で配置される構造の例示である。ここで、折曲表面領域Fの配置角度は、折曲表面領域Fの周縁形状に近似的に対応する図形の幾何中心を通る直線間の角度で定義され得る。すなわち、電極組立体のコアの中心と前記折曲表面領域Fに近似的に対応する図形の幾何中心とを連結した線を角度測定線と定義するとき、円周方向において隣り合う折曲表面領域Fの角度測定線を用いて測定された角度を折曲表面領域Fの配置角度と見なし得る。一例として、折曲表面領域Fの周縁に対応する図形の幾何中心は重心であり得る。 7h is an example of a structure in which the folded surface regions F are arranged at 90° intervals, and FIG. 7i is an example of a structure in which the folded surface regions F are arranged at 180° intervals. Here, the arrangement angle of the folded surface region F may be defined as the angle between straight lines passing through the geometric center of a figure that approximately corresponds to the peripheral shape of the folded surface region F. That is, when a line connecting the center of the core of the electrode assembly and the geometric center of a figure that approximately corresponds to the folded surface region F is defined as an angle measurement line, an angle measured using the angle measurement lines of adjacent folded surface regions F in the circumferential direction may be regarded as the arrangement angle of the folded surface region F. As an example, the geometric center of a figure that corresponds to the peripheral shape of the folded surface region F may be the center of gravity.

前記折曲表面領域Fを構成する分切片グループは、電極組立体JRのコアの中心から放射状に配置され得る。また、電解質含浸部Epを構成する巻回ターン部分の無地部も、電極組立体JRのコアの中心から放射状に配置され得る。前記折曲表面領域Fに含まれた分切片グループの円周方向の長さは、コアから外周側に向かって徐々に増加し得る。そして、電解質含浸部Epを構成している巻回ターン部分の無地部も、円周方向の長さがコアから外周側に向かって増加する。前記折曲表面領域Fの周縁が形成する図形は、概ね中央部が除去された扇形と類似の形状である。 The segment groups constituting the folded surface region F may be arranged radially from the center of the core of the electrode assembly JR. The uncoated portions of the wound turn portions constituting the electrolyte-impregnated portion Ep may also be arranged radially from the center of the core of the electrode assembly JR. The circumferential length of the segment groups included in the folded surface region F may gradually increase from the core toward the outer periphery. The uncoated portions of the wound turn portions constituting the electrolyte-impregnated portion Ep also increase in circumferential length from the core toward the outer periphery. The figure formed by the periphery of the folded surface region F is generally similar to a sector with the central portion removed.

図7hに示した電極組立体JRは、90°間隔で4ヶ所の溶接領域が放射状に設計された集電体の溶接に適し、図7iに示した電極組立体JRは180°間隔で2ヶ所の溶接領域が放射状に設計された集電体の溶接に適する。 The electrode assembly JR shown in Figure 7h is suitable for welding a collector with four welding areas designed radially at 90° intervals, and the electrode assembly JR shown in Figure 7i is suitable for welding a collector with two welding areas designed radially at 180° intervals.

実施形態では90°間隔で四つの折曲表面領域F(溶接領域)が存在するか又は180°間隔で二つの折曲表面領域Fが存在する構造を例示しているが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、30°間隔で12個の折曲表面領域、45°間隔で8個の折曲表面領域、60°間隔で6個の折曲表面領域、72°間隔で5個の折曲表面領域、120°間隔で3個の折曲表面領域が配置されるなど、多様な放射状配置が可能である。 In the embodiment, a structure in which there are four folded surface areas F (welded areas) spaced at 90° intervals or two folded surface areas F spaced at 180° intervals is illustrated, but the present invention is not limited to these. For example, various radial arrangements are possible, such as 12 folded surface areas spaced at 30° intervals, 8 folded surface areas spaced at 45° intervals, 6 folded surface areas spaced at 60° intervals, 5 folded surface areas spaced at 72° intervals, and 3 folded surface areas spaced at 120° intervals.

他の変形例において、折曲表面領域Fは、放射状に配置されず、集電体の溶接が行われる領域に対応する位置に多様な模様で形成されてもよい。折曲表面領域Fは、正方形、長方形、平行四辺形、台形などの幾何学的な図形の形態であり得る。このような折曲表面領域Fの多様な形状は、分切片グループの巻取方向の幅Dg及び分切片グループ間の離隔間隔Dbを調整して決定し得る。 In other variations, the folded surface regions F may not be arranged radially, but may be formed in various patterns at positions corresponding to the areas where welding of the current collector is performed. The folded surface regions F may be in the form of geometric figures such as a square, a rectangle, a parallelogram, a trapezoid, etc. Such various shapes of the folded surface regions F may be determined by adjusting the width Dg of the segment groups in the winding direction and the spacing Db between the segment groups.

一方、分切片グループを巻取方向(X軸)に沿って離隔させて配置して一部領域で折曲表面領域Fが形成されないように設計するとき、電極の厚さ公差により、コアから外周側に向かって分切片グループの位置ずれが発生することがある。このような分切片グループの位置ずれは、外周側ターンに行くにつれて累積される。 On the other hand, when the segment groups are spaced apart along the winding direction (X-axis) and designed so that folded surface regions F are not formed in some areas, the segment groups may be misaligned from the core toward the outer periphery due to electrode thickness tolerances. Such misalignment of the segment groups accumulates as one moves toward the outer periphery turns.

本発明の一実施形態によれば、外周側ターンに行くにつれて分切片グループの位置ずれが累積されても、集電体を溶接可能な領域を確保するため、コアから外周側に向かって徐々に又は段階的に分切片グループの幅が増加し、その結果、扇形状のような折曲表面領域Fが形成される。 According to one embodiment of the present invention, in order to ensure an area in which the current collector can be welded even if misalignment of the segment groups accumulates as one moves toward the outer periphery, the width of the segment groups increases gradually or in stages from the core toward the outer periphery, resulting in the formation of a fan-shaped folded surface area F.

したがって、外周側に向かって益々分切片グループの位置ずれが累積されて折曲表面領域Fの形状が変形されても(図7iを参照すると、電極組立体が時計回りに巻き取られることによって折曲表面領域Fの形状も時計回りに変形される)、図7iの矢印で示した変形領域で確認できるように、相変らず所定の溶接領域wを十分に確保できるようになる。 Therefore, even if the misalignment of the segment groups accumulates toward the outer periphery and the shape of the folded surface region F is deformed (see FIG. 7i, as the electrode assembly is wound clockwise, the shape of the folded surface region F is also deformed clockwise), the predetermined welding area w can still be sufficiently secured, as can be seen from the deformed area indicated by the arrow in FIG. 7i.

前記折曲表面領域Fが形成される扇形状の円周角(図7jのδ参照)は、累積されるずれの量によって決定され得る。実施形態では約30°の円周角を有する扇形状を例示する。扇形状の円周角が大きくなるほど、許容されるずれの累積量は増加する。その一方で、折曲表面領域Fが形成されていない電解質含浸部Epの面積は減少するようになる。 The circumferential angle of the sector shape in which the folded surface region F is formed (see δ in FIG. 7j) can be determined by the amount of accumulated misalignment. In the embodiment, a sector shape having a circumferential angle of about 30° is illustrated. The larger the circumferential angle of the sector shape, the greater the allowable accumulated amount of misalignment. On the other hand, the area of the electrolyte-impregnated portion Ep in which the folded surface region F is not formed decreases.

一方、分切片グループの幅に対応する領域が一つの分切片からなる場合、折曲表面領域Fに対応する扇形状の円周角が大きくなるほど、分切片の折り曲げ時に円周方向に変形が生じながら、円滑な折り曲げができなくなる。したがって、本発明の一実施形態は、折曲表面領域Fを扇形状に設計する場合、扇形状に対応する巻回ターン領域の無地部区間を分切片グループで形成し、該当グループに属するそれぞれの分切片を折り曲げることで、無地部の折曲加工が円滑に行われるようにする。 On the other hand, if the area corresponding to the width of the segment group is made up of one segment, the larger the circumferential angle of the fan shape corresponding to the folding surface region F, the more deformation occurs in the circumferential direction when folding the segment, making it difficult to fold smoothly. Therefore, in one embodiment of the present invention, when the folding surface region F is designed to be fan-shaped, the plain section of the winding turn region corresponding to the fan shape is formed from a segment group, and each segment belonging to the corresponding group is folded to allow the folding process of the plain section to be performed smoothly.

実施形態によれば、折曲表面領域Fに対応する扇形状内に位置する巻回ターン部分の円周角が30°を超える場合、巻回ターン部分の無地部を少なくとも二つ以上の分切片に分割し、それぞれの分切片に対応する巻回ターン部分の円周角が30°以下になるようにする。 According to the embodiment, if the circumferential angle of the winding turn portion located within the sector shape corresponding to the folded surface region F exceeds 30°, the plain portion of the winding turn portion is divided into at least two or more segments, and the circumferential angle of the winding turn portion corresponding to each segment is set to 30° or less.

本発明の一実施形態において、分切片61の形状は多様に変形可能である。 In one embodiment of the present invention, the shape of the segment 61 can be varied in various ways.

図8aは、本発明の第5実施形態による電極70の構造を示した平面図である。 Figure 8a is a plan view showing the structure of an electrode 70 according to a fifth embodiment of the present invention.

図8aを参照すると、第5実施形態の電極70は分切片61’の形状が上述した実施形態と異なる点を除き、他の構成は略同一である。したがって、特に言及しない限り、第4実施形態の構成は第5実施形態にも同様に適用され得る。 Referring to FIG. 8a, the electrode 70 of the fifth embodiment has substantially the same configuration as the above-described embodiment, except that the shape of the segment 61' is different. Therefore, unless otherwise specified, the configuration of the fourth embodiment can be similarly applied to the fifth embodiment.

分切片61’は、上部の幅と下部の幅とが略同じ幾何学的な図形の形態を有する。好ましくは、分切片61’は四角形状であり得る。 The segment 61' has a geometric shape in which the width at the top and the width at the bottom are approximately the same. Preferably, the segment 61' may be rectangular.

四角形状の角、すなわち頂点部位は尖った端部ではなく、丸くラウンド処理されるか又は面取りのようにチャンパー処理され得る。 The corners, or vertices, of the square shape can be rounded or chamfered like a chamfer rather than having sharp edges.

図8bは、四角形状の分切片61’の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。 Figure 8b shows the definition of the width, height and spacing pitch of the rectangular segment 61'.

図8bを参照すると、分切片61’の幅D、高さH及び離隔ピッチPは、無地部43の折曲加工時に無地部43が破れることを防止し且つ集電体との溶接強度を向上させるため、無地部43の重畳層数を十分に増加させるとともに無地部43の異常な変形を防止できるように設定される。異常な変形とは、折曲地点の下部の無地部が直線状態を維持できずに崩れて不規則に変形されることを言う。 Referring to FIG. 8b, the width D, height H and spacing P of the divided segments 61' are set to sufficiently increase the number of overlapping layers of the plain portion 43 to prevent the plain portion 43 from breaking during bending and to improve the welding strength with the current collector, and to prevent abnormal deformation of the plain portion 43. Abnormal deformation refers to the plain portion below the bending point collapsing and deforming irregularly, as it is unable to maintain a straight state.

分切片61’の幅Dは、分切片61’の両側の側辺から延びた二本の直線と切断溝63の底部63aから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。分切片61’の高さHは、分切片61’の最上端辺と切断溝63の底部63aから延びた直線との間の最短距離で定義される。分切片61’の離隔ピッチPは、切断溝63の底部63aから延びた直線と前記底部63aに連結された二つの側辺63bから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。側辺63b及び/又は底部63aが曲線であるとき、直線は、側辺63bと底部63aとの交点から側辺63b及び/又は底部63aに延びる接線で代替され得る。 The width D of the segment 61' is defined as the length between two points where two straight lines extending from both sides of the segment 61' intersect with a straight line extending from the bottom 63a of the cut groove 63. The height H of the segment 61' is defined as the shortest distance between the top edge of the segment 61' and a straight line extending from the bottom 63a of the cut groove 63. The separation pitch P of the segment 61' is defined as the length between two points where a straight line extending from the bottom 63a of the cut groove 63 intersects with a straight line extending from the two side edges 63b connected to the bottom 63a. When the side edges 63b and/or the bottom edge 63a are curved, the straight line may be replaced by a tangent line extending from the intersection of the side edges 63b and the bottom edge 63a to the side edges 63b and/or the bottom edge 63a.

好ましくは、分切片61’の幅D、高さH及び離隔ピッチPに関する条件は、上述した第4実施形態と略同一であるため、繰り返される説明は省略する。但し、分切片61’が四角形状であるため、分切片61’の下部内角は90°一定であり得る。 The conditions regarding the width D, height H, and separation pitch P of the segment 61' are preferably substantially the same as those in the fourth embodiment described above, and therefore will not be described again. However, since the segment 61' is rectangular, the lower interior angle of the segment 61' may be a constant 90°.

また、第5実施形態による電極70も、図8cに示したように、複数の分切片グループGk-1、G、Gk+1が離隔間隔Dbを介在して巻取方向(X軸)に配置され得る。この場合、図7h、図7i及び図7jを参照して上述した実施形態は、図8cに示した電極70を巻き取って製造した電極組立体に対しても実質的に同様に適用され得る。すなわち、分切片グループに含まれた分切片の形状が台形から四角形に変更された点のみ異なり、他の特徴は図7h、図7i及び図7jを参照して説明した実施形態が実質的に同様に適用され得る。 Also, in the electrode 70 according to the fifth embodiment, as shown in Fig. 8c, a plurality of segment groups Gk -1 , Gk , and Gk +1 may be arranged in the winding direction (X-axis) with a spacing Db therebetween. In this case, the embodiments described above with reference to Figs. 7h, 7i, and 7j may be substantially similarly applied to an electrode assembly manufactured by winding the electrode 70 shown in Fig. 8c. That is, the only difference is that the shape of the segment included in the segment group is changed from a trapezoid to a rectangle, and the other features may be substantially similarly applied to the embodiments described with reference to Figs. 7h, 7i, and 7j.

第4実施形態及び第5実施形態のように、第3部分B2及び第2部分B3が複数の分切片61、61’を含むとき、各分切片61、61’の形状は多様に変形可能である。 When the third part B2 and the second part B3 include multiple segments 61, 61' as in the fourth and fifth embodiments, the shape of each segment 61, 61' can be varied in various ways.

好ましくは、分切片は、下記の条件のうちの少なくとも一つを満たしながら、多様な形態で変形され得る。 Preferably, the segments can be deformed in various forms while satisfying at least one of the following conditions:

条件1:下部の幅が上部の幅よりも広い。 Condition 1: The width at the bottom is wider than the width at the top.

条件2:下部の幅と上部の幅とが等しい。 Condition 2: The width of the bottom and the width of the top are equal.

条件3:下部から上部に向かって幅が同一に維持される。 Condition 3: The width remains the same from bottom to top.

条件4:下部から上部に向かって幅が減少する。 Condition 4: The width decreases from bottom to top.

条件5:下部から上部に向かって幅が減少してから増加する。 Condition 5: The width decreases and then increases from bottom to top.

条件6:下部から上部に向かって幅が増加してから減少する。 Condition 6: The width increases and then decreases from bottom to top.

条件7:下部から上部に向かって幅が増加してから一定に維持される。 Condition 7: The width increases from bottom to top and then remains constant.

条件8:下部から上部に向かって幅が減少してから一定に維持される。 Condition 8: The width decreases from bottom to top and then remains constant.

条件9:下部の一側内角と他側内角とが同一である。 Condition 9: The interior angles on one side of the lower part are the same as the interior angles on the other side.

ここで、内角は、分切片下部の幅方向を基準にして分切片の側辺が成す角度で定義され得る。側辺が曲線である場合、内角は曲線の最下端地点で引いた接線と分切片下部の幅方向との間の角度で定義される。 Here, the interior angle may be defined as the angle between the side of the segment and the width direction of the bottom of the segment. If the side is curved, the interior angle is defined as the angle between the tangent drawn at the lowest point of the curve and the width direction of the bottom of the segment.

条件10:下部の一側内角と他側内角とが異なる。 Condition 10: The interior angles on one side of the lower part are different from the interior angles on the other side.

条件11:下部の一側内角及び下部の他側内角が、それぞれ鋭角、直角又は鈍角を有する。 Condition 11: The interior angle on one side of the lower part and the interior angle on the other side of the lower part are each an acute angle, a right angle, or an obtuse angle.

条件12:巻取軸方向を基準にして左右対称である。 Condition 12: Symmetrical with respect to the winding axis direction.

条件13:巻取軸方向を基準にして左右非対称である。 Condition 13: Asymmetrical with respect to the winding axis direction.

条件14:側辺が直線状である。 Condition 14: The sides are straight.

条件15:側辺が曲線状である。 Condition 15: The sides are curved.

条件16:側辺が外側に向かって凸状である。 Condition 16: The sides are convex outward.

条件17:側辺が内側に向かって凸状である。 Condition 17: The sides are convex toward the inside.

条件18:上部及び/又は下部の角が直線と直線とが交わる構造である。 Condition 18: The upper and/or lower corners are constructed so that straight lines intersect.

条件19:上部及び/又は下部の角が直線と曲線とが交わる構造である。 Condition 19: The upper and/or lower corners are structured as straight lines and curves intersecting.

条件20:上部及び/又は下部の角が曲線と曲線とが交わる構造である。 Condition 20: The upper and/or lower corners are curved structures.

条件21:上部及び/又は下部の角がラウンド構造である。 Condition 21: The top and/or bottom corners are rounded.

図9は、本発明の変形形態による分切片の形態を例示的に示した図である。 Figure 9 shows an example of the shape of a segment according to a modified embodiment of the present invention.

図示されたように、分切片は、両側の切断溝の底部を連結した点線を底辺にする多様な幾何学的な図形の形態を有し得る。幾何学的な図形は少なくとも一つの直線、少なくとも一つの曲線、又はこれらの組み合わせが連結された構造を有する。一例として、分切片は、多角形状、ラウンド模様、又はこれらが結合された多様な形態を有し得る。 As shown in the figure, the segment may have various geometric shapes with the dotted line connecting the bottoms of the cut grooves on both sides as its base. The geometric shape has a structure in which at least one straight line, at least one curved line, or a combination of these are connected. As an example, the segment may have a polygonal shape, a rounded pattern, or various shapes that combine these.

具体的には、分切片は、左右対称台形状(丸a);左右非対称台形状(丸b);平行四辺形状(丸c);三角形状(丸l);五角形状(丸k);円弧状(丸e);又は楕円形状(丸f)であり得る。 Specifically, the segments may be symmetrical trapezoidal (circle a); asymmetrical trapezoidal (circle b); parallelogram (circle c); triangular (circle l); pentagonal (circle k); arc-shaped (circle e); or elliptical (circle f).

分切片の形態は、図9に示したものに限定されず、上述した条件1~21のうちの少なくとも一つを満たすように、他の多角形状、他のラウンド形状、又はこれらの組み合わせで変形され得る。 The shape of the segments is not limited to that shown in FIG. 9, and may be modified to other polygonal shapes, other round shapes, or combinations thereof, so long as it satisfies at least one of the above conditions 1 to 21.

分切片の多角形状丸a、丸b、丸c、丸k及び丸lにおいて、上部の角及び/又は下部の隅は直線と直線とが交わる形状であるか又はラウンド形状(丸aの上部の角部及び下部の隅部の拡大を参照)であり得る。 In the polygonal shapes of the segments circle a, circle b, circle c, circle k and circle l, the upper corners and/or lower corners may be straight line intersections or rounded (see enlargement of the upper and lower corners of circle a).

分切片の多角形状丸a、丸b、丸c、丸k及び丸lと分切片のラウンド形状丸e及び丸fにおいて、下部の一側内角θと他側内角θとは同一であるか又は異なり得、下部の一側内角θ及び他側内角θはそれぞれ鋭角、直角又は鈍角であり得る。内角は、幾何学的な図形の底辺と側辺とがなす角度である。側辺が曲線であるとき、直線は、底辺と側辺との交点から延びた接線で代替され得る。 In the polygonal shapes of the segments a, b, c, k, and l and the round shapes of the segments e and f, the interior angle θ1 on one side of the lower part and the interior angle θ2 on the other side can be the same or different, and the interior angle θ1 on one side of the lower part and the interior angle θ2 on the other side can be acute angles, right angles, or obtuse angles, respectively. The interior angle is the angle between the base and the side of the geometric figure. When the side is curved, the straight line can be replaced by a tangent extending from the intersection of the base and the side.

多角形状の分切片の側辺の形状は多様に変形可能である。 The shape of the sides of a polygonal segment can be varied in many ways.

一例として、分切片の形態丸aの側辺は、形態丸dのように外側に膨らんでいる曲線に変形されるか、若しくは、形態丸g又は丸jのように分切片の内側に凹んだ曲線に変形され得る。 As an example, the side of the segment circle a can be transformed into a curve that bulges outward, as in circle d, or into a curve that is concave inward, as in circle g or circle j.

他の例として、分切片の形態丸aの側辺は、形態丸h又は丸iのように、分切片の内側に凹んだ折れ線に変形され得る。図示していないが、分切片の形態丸aの側辺は、外側に膨らんでいる折れ線に変形され得る。 As another example, the side of the segment with the shape of a circle a can be transformed into a broken line that is concave inwardly of the segment, as in the shapes of a circle h or circle i. Although not shown, the side of the segment with the shape of a circle a can be transformed into a broken line that bulges outwardly.

側辺が多様に変形された分切片の形態丸d、丸g、丸j、丸h及び丸iにおいて、下部の一側内角θと他側内角θとは同一であるか又は異なり、下部の一側内角θ及び他側内角θはそれぞれ鋭角、直角又は鈍角であり得る。 In the shapes of the segments having variously modified sides, circle d, circle g, circle j, circle h, and circle i, the interior angle θ1 on one side of the lower portion and the interior angle θ2 on the other side may be the same or different, and the interior angle θ1 on one side of the lower portion and the interior angle θ2 on the other side may be an acute angle, a right angle, or an obtuse angle, respectively.

分切片の幅は、下部から上部に向かって多様な変化パターンを有し得る。 The width of the segments may vary from bottom to top.

一例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって一定に維持され得る(形態丸c)。他の例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐徐に減少し得る(形態丸a、丸b、丸d、丸e、丸f及び丸g)。さらに他の例として、分切片61の幅は、下部から上部に向かって徐々に減少してから増加し得る(形態丸i及び丸j)。さらに他の例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に増加してから減少し得る(形態丸k)。さらに他の例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に減少してから一定に維持され得る(形態丸h)。図示していないが、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に増加してから一定に維持され得る。 As one example, the width of the portion may be maintained constant from the bottom to the top (form circle c). As another example, the width of the portion may gradually decrease from the bottom to the top (form circle a, circle b, circle d, circle e, circle f, and circle g). As yet another example, the width of the portion 61 may gradually decrease and then increase from the bottom to the top (form circle i and circle j). As yet another example, the width of the portion may gradually increase and then decrease from the bottom to the top (form circle k). As yet another example, the width of the portion may gradually decrease from the bottom to the top and then remain constant (form circle h). Although not shown, the width of the portion may gradually increase from the bottom to the top and then remain constant.

一方、図9に例示された分切片の形態のうち、上部が扁平な多角形状は180°回転し得る。一例として、分切片の形態丸a、丸b、丸d又は丸gが180°回転する場合、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に増加し得る。他の例として、分切片の形態丸hが180°回転する場合、分切片の幅は下部から上部に向かって一定に維持されてから徐々に増加し得る。 Meanwhile, among the segment shapes exemplified in FIG. 9, polygonal shapes with flattened upper portions may be rotated 180°. As an example, when the segment shape circle a, circle b, circle d, or circle g is rotated 180°, the width of the segment may gradually increase from the bottom to the top. As another example, when the segment shape circle h is rotated 180°, the width of the segment may remain constant from the bottom to the top and then gradually increase.

上述した実施形態(変形形態)において、本発明の他の一形態によれば、第3部分B2の領域に沿って分切片61、61’の形状を変更することも可能である。一例として、応力が集中される区間には応力分散に有利なラウンド形状(例えば、半円形、半楕円形など)を適用し、応力が相対的に低い区間には面積が最大限に広い多角形状(例えば、四角形、台形、平行四辺形など)を適用し得る。 In the above-described embodiment (variant), according to another aspect of the present invention, it is also possible to change the shape of the segments 61, 61' along the region of the third portion B2. As an example, a round shape (e.g., semicircle, semiellipse, etc.) that is advantageous for stress dispersion can be applied to the section where stress is concentrated, and a polygonal shape with the largest possible area (e.g., rectangle, trapezoid, parallelogram, etc.) can be applied to the section where stress is relatively low.

さらに他の形態において、複数の分切片は、電極組立体の巻取方向と平行な一方向に沿って個別的に、グループ単位で、又は二つ以上のグループ単位で異なる形態を有し得る。 In yet another embodiment, the multiple segments may have different shapes individually, in groups, or in two or more groups along a direction parallel to the winding direction of the electrode assembly.

上述した実施形態(変形形態)において、第3部分B2の分切構造は第1部分B1にも適用され得る。但し、第1部分B1に分切構造が適用されれば、コアの曲率半径によって、第3部分B2の分切片61、61’が折り曲げられるとき、第1部分B1の端部が外周側に曲がる逆フォーミング(reverse forming)現象が発生するおそれがある。したがって、第1部分B1には分切構造を適用しないか、又は、分切構造を適用してもコアの曲率半径を考慮して分切片61、61’の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチを逆フォーミングが発生しない水準に小さく調節することが好ましい。 In the above-described embodiment (variant), the division structure of the third part B2 may also be applied to the first part B1. However, if the division structure is applied to the first part B1, when the division pieces 61, 61' of the third part B2 are bent due to the curvature radius of the core, a reverse forming phenomenon may occur in which the end of the first part B1 is bent toward the outer periphery. Therefore, it is preferable not to apply the division structure to the first part B1, or, even if the division structure is applied, to adjust the width and/or height and/or spacing pitch of the division pieces 61, 61' to a small level at which reverse forming does not occur, taking into account the curvature radius of the core.

逆フォーミングが発生し得る分切片の高さは、約3mm未満であり得る。また、分切片の高さが2mm未満であると、分切片と分離膜とが干渉して折り曲げ難くなり得る。さらに、分切片の高さが4mm未満であると、分切片の溶接工程が円滑に行われないおそれがある。好ましくは、折り曲げを意図して設計する分切片の最小高さHminは5mmであり得る。 The height of the segment at which reverse forming may occur may be less than about 3 mm. If the height of the segment is less than 2 mm, the segment may interfere with the separator, making it difficult to bend. If the height of the segment is less than 4 mm, the welding process of the segment may not be performed smoothly. Preferably, the minimum height Hmin of the segment designed for bending may be 5 mm.

図8a及び図9aを参照すると、基準線DLを基準にして、無地部で折曲可能な最小高さHmin(例えば、上述した2mm、3mm、4mm又は5mm)以上の高さを有する分切片のうちの最小分切片の高さHaの±30%範囲内に分離膜の幅方向の末端SLが存在すれば、含浸性を大幅に高めることができる。すなわち、分離膜の幅方向の末端SLの位置を規定する最小分切片を決定する際、逆フォーミングのおそれがある分切片や折り曲げない分切片は除外し得る。 8a and 9a, when the end SL in the width direction of the separator is within ±30% of the height Ha of the smallest segment among the segments having a height equal to or greater than the minimum height Hmin (e.g., 2 mm, 3 mm, 4 mm, or 5 mm) that can be folded in the plain portion with reference to the reference line DL, the impregnation can be significantly improved. That is, when determining the smallest segment that defines the position of the end SL in the width direction of the separator, segments that may be subject to reverse forming or segments that are not folded can be excluded.

他の観点から説明すると、基準線DLを基準にして、無地部に存在する最小分切片の高さHa及び折曲可能な最小高さHminのうちの大きい高さ{max(Ha、Hmin)}の±30%範囲内に分離膜の幅方向の末端SLが存在すれば、含浸性を大幅に高めることができる。 From another perspective, when the end SL in the width direction of the separator is within a range of ±30% of the greater of the minimum fragment height Ha in the uncoated portion and the minimum height Hmin at which the separator can be bent, {max(Ha, Hmin )}, based on the reference line DL, the impregnation property can be significantly improved.

さらに他の観点から説明すると、基準線DLを基準にして、折曲可能な最小高さHminの±30%範囲内に分離膜の幅方向の末端SLが存在すれば、電解質の含浸性を大幅に高めることができる。これは、基準線DL±1.5mm、基準線DL±1.2mm、基準線DL±0.9mm、又は基準線DL±0.6mmの範囲であり得る。 From another perspective, the impregnation of the electrolyte can be significantly improved if the end SL in the width direction of the separator is within a range of ±30% of the minimum height Hmin at which the separator can be bent with respect to the reference line DL. This range may be within the range of the reference line DL ±1.5 mm, the reference line DL ±1.2 mm, the reference line DL ±0.9 mm, or the reference line DL ±0.6 mm.

また、本発明のさらに他の一態様によれば、電極60、70が電極組立体として巻き取られた後、電極組立体の上側及び下側に露出している分切片は、電極組立体の半径方向に沿って多重に重なりながら折曲表面領域を形成し得る。 In accordance with yet another aspect of the present invention, after the electrodes 60, 70 are wound into an electrode assembly, the exposed segments on the upper and lower sides of the electrode assembly may overlap in multiple layers along the radial direction of the electrode assembly to form a folded surface region.

以下の折曲表面領域についての説明は、分切片整列部の分切片が折り曲げられながら形成される折曲表面領域に対しても実質的に同様に適用され得ることを予め明らかにしておく。 It should be made clear that the following description of the folded surface area can be applied in a substantially similar manner to the folded surface area formed as the segments of the segment alignment section are folded.

図10aは、分切片61が電極組立体80のコアC側に折り曲げられながら形成された折曲表面領域Fの断面を示した模式図である。図10aにおいて、折曲表面領域Fの断面は電極組立体80の巻回軸を基準にして左側のみを示した。折曲表面領域Fは、電極組立体80の上部と下部にすべて形成され得る。図10bは、折曲表面領域Fが形成された電極組立体80を概略的に示した斜視図である。 Figure 10a is a schematic diagram showing a cross section of a folded surface region F formed when a segment 61 is folded toward the core C of the electrode assembly 80. In Figure 10a, the cross section of the folded surface region F is shown only on the left side based on the winding axis of the electrode assembly 80. The folded surface region F may be formed on both the upper and lower parts of the electrode assembly 80. Figure 10b is a perspective view showing a schematic view of an electrode assembly 80 in which a folded surface region F is formed.

図10a及び図10bを参照すると、折曲表面領域Fは、巻取軸方向で分切片61が複数の層に重なった構造を有する。重畳方向は巻取軸方向(Y軸)である。区間丸1は分切片がない分切片省略区間(第1部分B1)であり、区間丸2及び丸3は分切片を含む巻回ターンが位置する区間である。区間丸2は分切片61の高さが変わる高さ可変区間であり、区間丸3は電極組立体の外周まで分切片の高さが均一に維持される高さ均一区間である。後述するが、区間丸2及び区間丸3の半径方向の長さは変わり得る。一方、最外郭の巻回ターンを含む少なくとも一つの巻回ターンに含まれた無地部(第2部分B3)は分切片構造を含まなくてもよい。この場合、区間丸3から第2部分B3は除外され得る。 10a and 10b, the folded surface region F has a structure in which the split segments 61 are stacked in multiple layers in the winding axis direction. The stacking direction is the winding axis direction (Y axis). Section circle 1 is a split segment-free section (first part B1) where there are no split segments, and sections circle 2 and circle 3 are sections where winding turns including split segments are located. Section circle 2 is a height-variable section where the height of the split segments 61 varies, and section circle 3 is a height-uniform section where the height of the split segments is uniform up to the outer periphery of the electrode assembly. As will be described later, the radial lengths of section circle 2 and section circle 3 may vary. Meanwhile, the uncoated portion (second part B3) included in at least one winding turn including the outermost winding turn may not include a split segment structure. In this case, section circle 3 may be excluded from second part B3.

区間丸2において、分切片61の高さは、電極組立体80の半径r~r区間で最小高さh(=hmin)から最大高さh(=hmax)まで段階的に変化し得る。分切片61の高さが変わる高さ可変区間はr~rである。半径rから電極組立体80の半径Rまでは分切片61の高さがhで均一に維持される。高さが均一であるとは、高さの偏差が5%以内であることを意味する。 In section 2, the height of the segment 61 may vary stepwise from a minimum height h1 (= hmin ) to a maximum height hN (= hmax ) in a section of radii r1 to rN of the electrode assembly 80. The height variable section in which the height of the segment 61 varies is r1 to rN . From radius rN to radius R of the electrode assembly 80, the height of the segment 61 is uniformly maintained at hN . A uniform height means that the deviation in height is within 5%.

区間丸2及び区間丸3の任意の半径位置において、分切片61の積層数は半径位置によって変わる。また、分切片61の積層数は、区間丸2の幅、分切片61の高さ可変区間における分切片の最小高さhと最大高さh、そして分切片61の高さ変化量Δhによって変わり得る。分切片61の積層数は、電極組立体80の任意の半径位置から巻取軸方向に仮想の線を引いたとき、仮想の線と交わる分切片の個数である。 At any radial position in section circle 2 and section circle 3, the number of stacked segments 61 varies depending on the radial position. Also, the number of stacked segments 61 can vary depending on the width of section circle 2, the minimum height h1 and maximum height hN of the segment 61 in the height variable section, and the height change amount Δh of the segment 61. The number of stacked segments 61 is the number of segment segments that intersect with an imaginary line drawn from any radial position of the electrode assembly 80 in the winding axis direction.

好ましくは、分切片61が含まれた巻回ターンの半径に応じて分切片61の高さ、幅及び離隔ピッチを調節することで、折曲表面領域Fの各位置における分切片61の積層数を要求される集電体の溶接強度に合わせて最適化可能である。 Preferably, the number of layers of the segment 61 at each position of the folded surface region F can be optimized to match the required welding strength of the current collector by adjusting the height, width, and spacing pitch of the segment 61 according to the radius of the winding turn in which the segment 61 is included.

まず、分切片61の高さ可変区間(丸2)で分切片の最小高さhが同一であるとき、分切片61の最大高さhの変化によって、分切片61の積層数が折曲表面領域Fの半径方向に沿って如何に変化するかを具体的な実施例を挙げて説明する。 First, a specific example will be given to explain how the number of layers of the segment 61 changes along the radial direction of the folded surface area F as the maximum height hN of the segment 61 changes when the minimum height h1 of the segment 61 is the same in the height variable section (circle 2) of the segment 61.

実施例1-1~実施例1-7の電極組立体を用意した。実施例の電極組立体は半径が22mmであって、コアの直径が4mmである。電極組立体に含まれる正極及び負極は、図7aに示した電極構造を有する。すなわち、分切片の形態は台形状である。正極及び負極の第2部分B3は分切片を含まない。第2部分B3の長さは、電極の全体長さ対比3%~4%である。正極、負極及び分離膜は図2を参照して説明した工法で巻き取られた。巻回ターンは48ターン~56ターンの間であるが、実施例の巻回ターンは51ターンである。正極、負極及び分離膜の厚さはそれぞれ149μm、193μm及び13μmである。正極及び負極の厚さは活物質層の厚さを含む厚さである。正極集電体及び負極集電体の厚さはそれぞれ15μm及び10μmである。正極及び負極の巻取方向の長さはそれぞれ3948mm及び4045mmである。 Electrode assemblies of Examples 1-1 to 1-7 were prepared. The electrode assemblies of the examples have a radius of 22 mm and a core diameter of 4 mm. The positive and negative electrodes included in the electrode assemblies have the electrode structure shown in FIG. 7a. That is, the shape of the segments is trapezoidal. The second part B3 of the positive and negative electrodes does not include the segments. The length of the second part B3 is 3% to 4% of the total length of the electrode. The positive and negative electrodes and the separator were wound by the method described with reference to FIG. 2. The number of winding turns is between 48 turns and 56 turns, but the number of winding turns in the examples is 51 turns. The thicknesses of the positive and negative electrodes are 149 μm, 193 μm and 13 μm, respectively. The thicknesses of the positive and negative electrodes include the thickness of the active material layer. The thicknesses of the positive and negative electrode collectors are 15 μm and 10 μm, respectively. The lengths of the positive and negative electrodes in the winding direction are 3948 mm and 4045 mm, respectively.

各実施例において、分切片61の高さ可変区間(丸2)は、半径5mmから始まるように分切片61の最小高さを3mmに設定した。また、各実施例において、分切片61の高さは半径が1mm増加する度に1mmずつ増加させ、分切片61の最大高さは4mmから10mmまで多様に変化させた。 In each example, the variable height section (circle 2) of the segment 61 was set to a minimum height of 3 mm so that it began at a radius of 5 mm. In each example, the height of the segment 61 was increased by 1 mm for every 1 mm increase in radius, and the maximum height of the segment 61 was varied from 4 mm to 10 mm.

具体的には、実施例1-1は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~6mmであって、分切片61の高さが半径3mmから4mmまで変わる。実施例1-2は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~7mmであって、分切片61の高さが3mmから5mmまで変わる。実施例1-3は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~8mmであって、分切片61の高さが3mmから6mmまで変わる。実施例1-4は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~9mmであって、分切片61の高さが3mmから7mmまで変わる。実施例1-5は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~10mmであって、分切片61の高さが3mmから8mmまで変わる。実施例1-6は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~11mmであって、分切片61の高さが3mmから9mmまで変わる。実施例1-7は、分切片61の高さ可変区間(丸2)が5mm~12mmであって、分切片61の高さが3mmから10mmまで変わる。実施例1-1~1-7において、高さ可変区間(丸2)の上限に該当する半径から外周までは分切片61の高さが均一である。一例として、実施例1-7において、半径12mmから22mmまで分切片61の高さが10mmで均一である。一方、比較例の電極組立体は、半径5mmから半径22mmまで分切片61の高さを3mmの単一高さに維持させた。 Specifically, in Example 1-1, the height variable section (circle 2) of the minute segment 61 is 5 mm to 6 mm, and the height of the minute segment 61 varies from a radius of 3 mm to 4 mm. In Example 1-2, the height variable section (circle 2) of the minute segment 61 is 5 mm to 7 mm, and the height of the minute segment 61 varies from 3 mm to 5 mm. In Example 1-3, the height variable section (circle 2) of the minute segment 61 is 5 mm to 8 mm, and the height of the minute segment 61 varies from 3 mm to 6 mm. In Example 1-4, the height variable section (circle 2) of the minute segment 61 is 5 mm to 9 mm, and the height of the minute segment 61 varies from 3 mm to 7 mm. In Example 1-5, the height variable section (circle 2) of the minute segment 61 is 5 mm to 10 mm, and the height of the minute segment 61 varies from 3 mm to 8 mm. In Example 1-6, the height variable section (circle 2) of the segment 61 is 5 mm to 11 mm, and the height of the segment 61 varies from 3 mm to 9 mm. In Example 1-7, the height variable section (circle 2) of the segment 61 is 5 mm to 12 mm, and the height of the segment 61 varies from 3 mm to 10 mm. In Examples 1-1 to 1-7, the height of the segment 61 is uniform from the radius corresponding to the upper limit of the height variable section (circle 2) to the outer periphery. As an example, in Example 1-7, the height of the segment 61 is uniform at 10 mm from a radius of 12 mm to 22 mm. Meanwhile, the electrode assembly of the comparative example maintains the height of the segment 61 at a single height of 3 mm from a radius of 5 mm to a radius of 22 mm.

図10cは、実施例1-1~1-7及び比較例による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域Fにおいて、半径方向に沿って分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。負極の折曲表面領域においても実質的に同じ結果を示す。グラフの横軸はコアの中心を基準にした半径であり、グラフの縦軸は各半径地点でカウントした分切片の積層数である。後述する図10d及び図10eにおいても同様である。 Figure 10c is a graph showing the results of counting the number of stacked segments along the radial direction in the folded surface region F of the positive electrode formed on the upper part of the electrode assembly according to Examples 1-1 to 1-7 and the comparative example. Substantially the same results are shown in the folded surface region of the negative electrode. The horizontal axis of the graph is the radius based on the center of the core, and the vertical axis of the graph is the number of stacked segments counted at each radius point. The same is true for Figures 10d and 10e described below.

図10cを参照すると、分切片の積層数均一区間b1が実施例1-1~実施例1-7及び比較例1で共通的に現れる。積層数均一区間b1は、各グラフにおいて扁平な領域の半径区間である。積層数均一区間b1の長さは、分切片の最大高さが減少するほど増加し、比較例の積層数均一区間b1’が最も長い。一方、分切片の積層数は分切片の最大高さhが増加するほど増加する。すなわち、分切片の最大高さhが増加して分切片の高さ可変区間(丸2)の幅が増加すれば、分切片の積層数は増加する一方、積層数均一区間b1の幅は減少する。積層数均一区間b1の外側には、半径が増加するにつれて分切片の積層数が減少する積層数減少区間b2が現れる。積層数減少区間b2は、電極組立体の半径が増加するにつれて分切片の積層数が減少する半径区間である。積層数均一区間b1と積層数減少区間b2とは、半径方向において隣接しており、相互に対して相補的である。すなわち、一方の区間の長さが増加すれば、他方の区間の長さが減少する。また、積層数減少区間b2において、積層数の減少量は積層数均一区間b1から離れた距離に比例する。 Referring to FIG. 10c, a uniform number of stacks section b1 of the divided segment appears in common in Examples 1-1 to 1-7 and Comparative Example 1. The uniform number of stacks section b1 is a radial section of a flat region in each graph. The length of the uniform number of stacks section b1 increases as the maximum height of the divided segment decreases, and the uniform number of stacks section b1' of the comparative example is the longest. Meanwhile, the number of stacks of the divided segment increases as the maximum height hN of the divided segment increases. That is, if the maximum height hN of the divided segment increases and the width of the height variable section (circle 2) of the divided segment increases, the number of stacks of the divided segment increases, while the width of the uniform number of stacks section b1 decreases. Outside the uniform number of stacks section b1, a number of stacks decreasing section b2 appears in which the number of stacks of the divided segment decreases as the radius increases. The number of stacks decreasing section b2 is a radial section in which the number of stacks of the divided segment decreases as the radius of the electrode assembly increases. The uniform number of stacks section b1 and the number of stacks decreasing section b2 are adjacent to each other in the radial direction and are complementary to each other. That is, as the length of one section increases, the length of the other section decreases. In the stack number decreasing section b2, the amount of decrease in the stack number is proportional to the distance from the stack number uniform section b1.

分切片の積層数の側面から、実施例1-1~実施例1-7は分切片の積層数均一区間b1における分切片の積層数が10以上である。分切片の積層数が10以上である領域は、好ましい溶接ターゲット領域として設定され得る。溶接ターゲット領域は、集電体の少なくとも一部が溶接される区間である。 In terms of the number of layers of the segment, in Examples 1-1 to 1-7, the number of layers of the segment in the uniform layer number section b1 is 10 or more. The area where the number of layers of the segment is 10 or more can be set as a preferred welding target area. The welding target area is the section where at least a portion of the current collector is welded.

実施例1-1~実施例1-7において、積層数均一区間b1は分切片の高さ可変区間(丸2)が始まる半径地点から始まる。すなわち、高さ可変区間(丸2)は半径5mmから始まって外周側に延在する。 In Examples 1-1 to 1-7, the uniform number of layers section b1 begins at the radius where the variable height section (circle 2) of the segment begins. In other words, the variable height section (circle 2) begins at a radius of 5 mm and extends toward the outer periphery.

下記の表4に、実施例1-1~実施例1-7及び比較例1において、正極に対し、コアを除いた電極組立体の半径(b-a)に対する分切片省略区間(c、図10aの丸1)の長さの比率、積層数均一区間が始まる半径地点(5mm)から電極組立体の最外側地点(22mm)までの長さ(f)に対する積層数均一区間b1の長さの比率(e/f)、積層数均一区間が始まる半径地点(5mm)から電極組立体の最外側地点(22mm)までの長さ(f)に対する分切片の高さ可変区間(d)の長さの比率(d/f)、電極の全体長さに対する分切片省略区間(第1部分B1)に対応する電極領域の長さの比率(h)、電極の全体長さに対する高さ可変区間に対応する電極領域の長さの比率(i)、電極の全体長さに対する高さ均一区間に対応する電極領域の比率(i)などを算出した結果を示した。 The following Table 4 shows the results of calculating the ratio of the length of the segment-free section (c, circle 1 in FIG. 10a) to the radius (b-a) of the electrode assembly excluding the core for the positive electrode in Examples 1-1 to 1-7 and Comparative Example 1, the ratio (e/f) of the length of the uniform number of stacks section b1 to the length (f) from the radius point (5 mm) where the uniform number of stacks section begins to the outermost point (22 mm) of the electrode assembly, the ratio (d/f) of the length of the variable height section (d) of the segment to the length (f) from the radius point (5 mm) where the uniform number of stacks section begins to the outermost point (22 mm) of the electrode assembly, the ratio (h) of the length of the electrode region corresponding to the segment-free section (first part B1) to the entire length of the electrode, the ratio (i) of the length of the electrode region corresponding to the variable height section to the entire length of the electrode, and the ratio (i) of the electrode region corresponding to the uniform height section to the entire length of the electrode.

負極は、パラメータhに対して0.1~1.2%の差を見せる点を除き、他のパラメータは正極と実質的に同一である。比率h、i及びjの和は100%と少し差がある。その理由は、電極の外周側無地部に該当する第2部分B3に分切片のない区間が存在するためである。例えば、実施例1-1の場合、電極の全体長さの約4%に該当する第2部分B3に分切片が存在しない。表4において、a~fは半径方向の長さを基準にしたパラメータであり、h、i及びjは電極が電極組立体として巻き取られる前の電極の長手方向を基準にしたパラメータである。また、比率(%)に該当するパラメータは、少数第1位を四捨五入した値である。これらは、後述する表5及び表6においても実質的に同様である。 The negative electrode has substantially the same parameters as the positive electrode, except for a difference of 0.1 to 1.2% in parameter h. The sum of the ratios h, i, and j is slightly different from 100%. This is because there is a section without a segment in the second part B3, which corresponds to the outer peripheral uncoated part of the electrode. For example, in the case of Example 1-1, there is no segment in the second part B3, which corresponds to about 4% of the total length of the electrode. In Table 4, a to f are parameters based on the radial length, and h, i, and j are parameters based on the longitudinal direction of the electrode before it is wound into an electrode assembly. In addition, the parameters corresponding to the ratio (%) are values rounded off to the nearest tenth. These are substantially the same in Tables 5 and 6 described below.

表4の実施例1-1~1-7を参照すると、分切片の積層数は11~26であり、分切片が含まれる半径区間(f)に対する高さ可変区間(d)の比率(d/f)は6%~41%である。また、分切片が含まれている半径区間(f)に対する積層数均一区間(e)の比率(e/f)は47%~82%である。また、コアを除いた電極組立体の半径(b-a)に対する分切片省略区間(c、図10aの丸1)の比率(c/(b-a))は15%である。また、電極の全体長さに対する分切片省略区間(第1部分B1)に対応する電極領域の長さの比率は6%であり、電極の全体長さに対する高さ可変区間に対応する電極領域の長さの比率は3%~32%であり、及び電極の全体長さに対する高さ均一区間に対応する電極領域の長さの比率は59%~87%である。積層数均一区間の積層数(g)は実施例1-1~1-7がすべて10以上である。積層数均一区間(e)は分切片の高さ可変区間(d)が増加するほど減少するが、積層数均一区間(e)において分切片の積層数(g)は増加する。好ましくは、分切片の積層数(g)が10以上である積層数均一区間(e)は溶接ターゲット領域として設定され得る。 With reference to Examples 1-1 to 1-7 in Table 4, the number of layers of the segment is 11 to 26, and the ratio (d/f) of the height variable section (d) to the radius section (f) containing the segment is 6% to 41%. The ratio (e/f) of the uniform number of layers section (e) to the radius section (f) containing the segment is 47% to 82%. The ratio (c/(b-a)) of the segment-omitted section (c, circle 1 in Figure 10a) to the radius (b-a) of the electrode assembly excluding the core is 15%. The ratio of the length of the electrode region corresponding to the segment-omitted section (first part B1) to the entire length of the electrode is 6%, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the height variable section to the entire length of the electrode is 3% to 32%, and the ratio of the length of the electrode region corresponding to the uniform height section to the entire length of the electrode is 59% to 87%. The number of layers (g) in the uniform number of layers section is 10 or more in all of Examples 1-1 to 1-7. The number of layers in the uniform number of layers section (e) decreases as the height variable section (d) of the divided segment increases, but the number of layers (g) of the divided segment increases in the uniform number of layers section (e). Preferably, the uniform number of layers section (e) where the number of layers (g) of the divided segment is 10 or more can be set as a welding target area.

1865、2170のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極組立体の半径が約9mm~10mmである。したがって、従来の円筒形バッテリーに対しては、実施例1-1~1-7のように、分切片区間(f)の半径方向の長さを17mm水準に確保できず、分切片の積層数が10以上である積層数均一区間(e)の長さを8mm~14mm水準に確保することができない。従来の円筒形バッテリーにおいて、コアの半径を実施例1-1~1-7と同じ2mmに設計する場合、分切片を配置可能な半径区間は実質的に7mm~8mmに過ぎないためである。また、従来の円筒形バッテリーにおいて、電極の巻取方向の長さは600mm~980mm水準である。このような短い電極の長さは、実施例1-1~実施例1-7で使用された電極の長さ(正極3948mm、負極4045mm)対比約15%~24%水準に過ぎない。したがって、パラメータh、i及びjに対する数値範囲も、従来の円筒形バッテリーの設計仕様からは容易に導出することができない。 Cylindrical batteries having 1865 and 2170 form factors have an electrode assembly radius of about 9 mm to 10 mm. Therefore, for conventional cylindrical batteries, the radial length of the segment section (f) cannot be secured at 17 mm, as in Examples 1-1 to 1-7, and the length of the uniform stacking number section (e) where the number of segment stacks is 10 or more cannot be secured at 8 mm to 14 mm. This is because, in conventional cylindrical batteries, if the core radius is designed to be 2 mm as in Examples 1-1 to 1-7, the radius section in which the segment can be arranged is substantially only 7 mm to 8 mm. In addition, in conventional cylindrical batteries, the length of the electrode in the winding direction is about 600 mm to 980 mm. Such a short electrode length is only about 15% to 24% of the length of the electrodes used in Examples 1-1 to 1-7 (positive electrode 3948 mm, negative electrode 4045 mm). Therefore, the numerical ranges for parameters h, i, and j cannot be easily derived from the design specifications of conventional cylindrical batteries.

次いで、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)で分切片の最大高さhが同一であるとき、分切片の最小高さhの変化によって、分切片の積層数が折曲表面領域Fの半径方向に沿って如何に変化するかを具体的な実施例を挙げて説明する。 Next, a specific example will be given to explain how the number of layers of the segment changes along the radial direction of the folded surface area F when the maximum height hN of the segment is the same in the height variable section of the segment (circle 2 in Figure 10a) as the minimum height h1 of the segment changes.

実施例2-1~2-5の電極組立体は半径が22mmであって、コアCの直径が4mmである。分切片61の高さ可変区間(図10aの丸2)での最小高さhは4mmと同一であり、最大高さhは6mmから10mmまで1mm単位で変化させた。したがって、実施例2-1~2-5の電極組立体は、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)の幅がそれぞれ2mm、3mm、4mm、5mm、6mmであって、分切片省略区間(図10aの丸1)は半径2mmから6mmまでの半径区間である。 The electrode assemblies of Examples 2-1 to 2-5 have a radius of 22 mm, and a diameter of the core C of 4 mm. The minimum height h1 in the height variable section of the segment 61 (circle 2 in FIG. 10a) was the same as 4 mm, and the maximum height hN was changed in 1 mm increments from 6 mm to 10 mm. Therefore, in the electrode assemblies of Examples 2-1 to 2-5, the widths of the height variable section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) were 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, and 6 mm, respectively, and the segment-free section (circle 1 in FIG. 10a) was a radius section from 2 mm to 6 mm.

実施例3-1~3-4の電極組立体は半径が22mmであって、コアCの直径が4mmである。分切片61の高さ可変区間(図10aの丸2)での最小高さhは5mmと同一であり、最大高さhは7mmから10mmまで1mm単位で変化させた。したがって、実施例3-1~3-4の電極組立体は、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)の幅がそれぞれ2mm、3mm、4mm、5mmであって、分切片省略区間(図10aの丸1)は半径2mmから7mmまでの半径区間である。 The electrode assemblies of Examples 3-1 to 3-4 have a radius of 22 mm, and the diameter of the core C is 4 mm. The minimum height h1 in the height variable section of the segment 61 (circle 2 in FIG. 10a) is the same as 5 mm, and the maximum height hN is changed in 1 mm increments from 7 mm to 10 mm. Therefore, in the electrode assemblies of Examples 3-1 to 3-4, the widths of the height variable section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) are 2 mm, 3 mm, 4 mm, and 5 mm, respectively, and the segment-free section (circle 1 in FIG. 10a) is a radius section from 2 mm to 7 mm.

実施例4-1~4-3の電極組立体は半径が22mmであって、コアCの直径が4mmである。分切片61の高さ可変区間(図10aの丸2)での最小高さhは6mmと同一であり、最大高さhは8mmから10mmまで1mm単位で変化させた。したがって、実施例4-1~4-3の電極組立体は、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)の幅がそれぞれ2mm、3mm、4mmであって、分切片省略区間(図10aの丸1)は半径2mmから8mmまでの半径区間である。 The electrode assemblies of Examples 4-1 to 4-3 have a radius of 22 mm, and a diameter of the core C of 4 mm. The minimum height h1 in the height variable section of the segment 61 (circle 2 in FIG. 10a) was the same as 6 mm, and the maximum height hN was changed in 1 mm increments from 8 mm to 10 mm. Therefore, in the electrode assemblies of Examples 4-1 to 4-3, the widths of the height variable section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) were 2 mm, 3 mm, and 4 mm, respectively, and the segment-free section (circle 1 in FIG. 10a) was a radius section from 2 mm to 8 mm.

実施例5-1~5-2の電極組立体は半径が22mmであって、コアCの直径が4mmである。分切片61の高さ可変区間(図10aの丸2)での最小高さhは7mmと同一であり、最大高さhは9mmから10mmまで1mm単位で変化させた。したがって、実施例5-1~5-2の電極組立体は、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)の幅がそれぞれ2mm、3mmであって、分切片省略区間(図10aの丸1)は半径2mmから9mmまでの半径区間である。 The electrode assemblies of Examples 5-1 and 5-2 have a radius of 22 mm, and a diameter of the core C of 4 mm. The minimum height h1 in the height variable section of the segment 61 (circle 2 in FIG. 10a) was the same as 7 mm, and the maximum height hN was changed in 1 mm increments from 9 mm to 10 mm. Therefore, in the electrode assemblies of Examples 5-1 and 5-2, the widths of the height variable section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) were 2 mm and 3 mm, respectively, and the segment-free section (circle 1 in FIG. 10a) was a radius section from 2 mm to 9 mm.

図10dは、実施例2-1~2-5、実施例3-1~3-4、実施例4-1~4-3、実施例5-1及び5-2による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域Fにおいて、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。負極の折曲表面領域においても実質的に同じ結果を示す。 Figure 10d is a graph showing the results of counting the number of stacked pieces measured along the radial direction in the folded surface region F of the positive electrode formed on the upper part of the electrode assembly according to Examples 2-1 to 2-5, Examples 3-1 to 3-4, Examples 4-1 to 4-3, Examples 5-1 and 5-2. Substantially the same results are shown in the folded surface region of the negative electrode.

図10dにおいて、グラフ(a)は実施例2-1~2-5に対し、グラフ(b)は実施例3-1~3-4に対し、グラフ(c)は実施例4-1~4-3に対し、グラフ(d)は実施例5-1及び5-2に対して、折曲表面領域Fにおいて半径方向に沿って分切片の積層数をカウントした結果を示している。 In FIG. 10d, graph (a) shows the results of counting the number of laminated segments along the radial direction in the folded surface region F for Examples 2-1 to 2-5, graph (b) for Examples 3-1 to 3-4, graph (c) for Examples 4-1 to 4-3, and graph (d) for Examples 5-1 and 5-2.

図10dを参照すると、分切片の積層数均一区間b1が全ての実施例で共通的に現れる。積層数均一区間b1は、グラフにおいて扁平な領域の半径区間である。積層数均一区間b1の長さは、分切片の最小高さhが同一であるとき、分切片の最大高さhが減少するほど増加する。また、積層数均一区間b1の長さは、分切片の最大高さhが同一であるとき、分切片の最小高さhが減少するほど増加する。一方、積層数均一区間b1において、分切片の積層数は分切片の最大高さhが増加するほど増加する。実施例においても、積層数均一区間b1に隣接して積層数減少区間b2が現れる。 Referring to FIG. 10d, a uniform number of layers section b1 of the sub-segment appears in common to all examples. The uniform number of layers section b1 is a radius section of a flat region in the graph. When the minimum height h1 of the sub-segment is the same, the length of the uniform number of layers section b1 increases as the maximum height hN of the sub-segment decreases. In addition, when the maximum height hN of the sub-segment is the same, the length of the uniform number of layers section b1 increases as the minimum height h1 of the sub-segment decreases. Meanwhile, in the uniform number of layers section b1, the number of layers of the sub-segment increases as the maximum height hN of the sub-segment increases. In the examples, a decreasing number of layers section b2 appears adjacent to the uniform number of layers section b1.

実施例において、積層数均一区間b1での分切片の積層数はすべて10以上である。好ましくは、分切片の積層数が10以上である領域は、好ましい溶接ターゲット領域として設定され得る。 In the embodiment, the number of layers of the segment in the uniform layer number section b1 is 10 or more. Preferably, the area where the number of layers of the segment is 10 or more can be set as a preferred welding target area.

実施例において、積層数均一区間b1は、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)が始まる半径地点から始まる。実施例2-1~2-5において、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)は6mmから始まって外周側に延在する。実施例3-1~3-4において、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)は7mmから始まって外周側に延在する。実施例4-3~4-3において、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)は8mmから始まって外周側に延在する。実施例5-1及び5-2において、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)は9mmから始まって外周側に延在する。 In the examples, the uniform number of layers section b1 starts at the radius point where the variable height section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) starts. In examples 2-1 to 2-5, the variable height section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) starts at 6 mm and extends to the outer periphery. In examples 3-1 to 3-4, the variable height section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) starts at 7 mm and extends to the outer periphery. In examples 4-3 to 4-3, the variable height section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) starts at 8 mm and extends to the outer periphery. In examples 5-1 and 5-2, the variable height section of the segment (circle 2 in FIG. 10a) starts at 9 mm and extends to the outer periphery.

下記の表5に、実施例2-1~2-5、実施例3-1~3-4、実施例4-1~4-3、実施例5-1及び5-2に対し、積層数均一区間が始まる半径地点(6mm、7mm、8mm、9mm)から電極組立体の最外側地点(22mm)までの長さに対する積層数均一区間の長さの比率(e/f)、積層数均一区間が始まる半径地点(6mm、7mm、8mm、9mm)から電極組立体の最外側地点(22mm)までの長さに対する分切片の高さ可変区間(丸2)の長さの比率(d/f)などを含む多様なパラメータを算出した結果を示した。 Table 5 below shows the results of calculating various parameters for Examples 2-1 to 2-5, Examples 3-1 to 3-4, Examples 4-1 to 4-3, Examples 5-1 and 5-2, including the ratio (e/f) of the length of the uniform stacking number section to the length from the radius point (6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm) where the uniform stacking number section begins to the outermost point (22 mm) of the electrode assembly, and the ratio (d/f) of the length of the height-variable section (circle 2) of the segment to the length from the radius point (6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm) where the uniform stacking number section begins to the outermost point (22 mm) of the electrode assembly.

図10a及び図10dとともに表5の実施例2-5、実施例3-4、実施例4-3及び実施例5-2を参照すると、分切片の高さ可変区間(丸2)における分切片の最大高さhは10mmで同一であるが、分切片の最小高さhは4mm、5mm、6mm、7mmと1mmずつ増加し、高さ可変区間(丸2)の長さは6mm、5mm、4mm、3mmと1mmずつ減少する。四つの実施例において、積層数均一区間の比率(e/f)は実施例2-5が69%と最大であり、実施例5-2が38%と最小であり、積層数均一区間の積層数はすべて等しい。表5に示した結果から、分切片の最大高さhが同一であるとき、分切片の最小高さhが減少して、分切片の高さ可変区間(丸2)の幅が増えるほど積層数均一区間の幅も比例して増加することが分かる。その理由は、分切片の最小長さhが小さいほど、分切片が始まる半径地点がコア側と近くなりながら、分切片が積層される領域がコア側に拡張されるためである。 10a and 10d, the maximum height hN of the segment in the height variable section (circle 2) of the segment is the same at 10 mm, but the minimum height h1 of the segment increases by 1 mm to 4 mm, 5 mm, 6 mm, and 7 mm, and the length of the height variable section (circle 2) decreases by 1 mm to 6 mm, 5 mm, 4 mm, and 3 mm. In the four examples, the ratio (e/f) of the uniform number of layers section is the highest in Example 2-5 at 69% and the lowest in Example 5-2 at 38%, and the number of layers in the uniform number of layers section is all the same. From the results shown in Table 5, it can be seen that when the maximum height hN of the segment is the same, the minimum height h1 of the segment decreases, and as the width of the height variable section (circle 2) of the segment increases, the width of the uniform number of layers section also increases proportionally. The reason is that as the minimum length h1 of the segment is smaller, the radial point where the segment starts is closer to the core side, and the area where the segment is laminated is expanded toward the core side.

表5を参照すると、分切片の積層数は16~26であり、分切片の高さ可変区間(丸2)の比率(d/f)は13%~38%であり、積層数均一区間の比率(e/f)は31%~69%であることが分かる。また、コアを除いた電極組立体の半径(b-a)に対する分切片省略区間(丸1)の比率(c/(b-a))は20%~35%である。また、電極の全体長さに対する分切片省略区間(丸1)に対応する電極領域の長さの比率は10%~20%、電極の全体長さに対する高さ可変区間(丸2)に対応する電極領域の長さの比率は6%~25%、及び電極の全体長さに対する高さ均一区間(丸3)に対応する電極領域の長さの比率は62%~81%である。 Referring to Table 5, it can be seen that the number of layers of the segment is 16 to 26, the ratio (d/f) of the segment height variable section (circle 2) is 13% to 38%, and the ratio (e/f) of the uniform number of layers section is 31% to 69%. In addition, the ratio (c/(b-a)) of the segment-omitted section (circle 1) to the radius (b-a) of the electrode assembly excluding the core is 20% to 35%. In addition, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the segment-omitted section (circle 1) to the entire length of the electrode is 10% to 20%, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the height variable section (circle 2) to the entire length of the electrode is 6% to 25%, and the ratio of the length of the electrode region corresponding to the uniform height section (circle 3) to the entire length of the electrode is 62% to 81%.

1865、2170のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極組立体の半径が約9mm~10mmである。したがって、実施例のように、分切片区間(f)の半径方向の長さを13mm~16mm水準に確保できず、分切片省略区間(c、丸1)の長さを4mm~7mm程度に確保すると同時に分切片の積層数が10以上である積層数均一区間(e)の長さを5mm~11mm水準に確保することができない。従来の円筒形バッテリーにおいて、コアの半径を実施例と同じ2mmに設計する場合、分切片を配置可能な半径区間は実質的に7mm~8mmに過ぎないためである。また、従来の円筒形バッテリーにおいて、電極の巻取方向の長さは600mm~980mm水準である。このような短い電極の長さは、実施例における電極の長さ(正極3948mm、負極4045mm)対比約15%~24%水準に過ぎない。したがって、パラメータh、i及びjに対する数値範囲も、従来の円筒形バッテリーの設計仕様からは容易に導出することができない。 In cylindrical batteries having 1865 and 2170 form factors, the radius of the electrode assembly is about 9 mm to 10 mm. Therefore, the radial length of the segment section (f) cannot be secured at the level of 13 mm to 16 mm as in the embodiment, and the length of the segment-free section (c, circle 1) cannot be secured at the level of 4 mm to 7 mm, while the length of the uniform stacking number section (e) where the number of segment stacks is 10 or more cannot be secured at the level of 5 mm to 11 mm. This is because, in a conventional cylindrical battery, if the core radius is designed to be 2 mm as in the embodiment, the radius section in which the segment can be arranged is substantially only 7 mm to 8 mm. In addition, in a conventional cylindrical battery, the length of the electrode in the winding direction is about 600 mm to 980 mm. Such a short electrode length is only about 15% to 24% of the electrode length in the embodiment (positive electrode 3948 mm, negative electrode 4045 mm). Therefore, the numerical ranges for parameters h, i, and j cannot be easily derived from the design specifications of conventional cylindrical batteries.

次いで、分切片の高さ可変区間(丸2)で分切片の最小高さhと最大高さhが同一であるとき、電極組立体のコアC直径によって、分切片の積層数が折曲表面領域Fの半径方向に沿って如何に変化するかを具体的な実施例を挙げて説明する。 Next, when the minimum height h1 and maximum height hN of the segment are the same in the segment height variable section (circle 2), a specific example will be given to explain how the number of layers of the segment changes along the radial direction of the folded surface area F depending on the diameter of the core C of the electrode assembly.

実施例6-1~6-6の電極組立体は半径が22mmであって、コアCの半径が4mmである。分切片61の高さ可変区間(丸2)での分切片の最小高さhは3mmと同一であり、分切片の最大高さhは5mmから10mmまで1mm単位で変化させた。したがって、実施例6-1~6-6の電極組立体は、分切片の高さ可変区間(丸2)の幅がそれぞれ2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mmであって、分切片省略区間(丸1)は半径4mmから7mmまでの半径区間である。 The electrode assemblies of Examples 6-1 to 6-6 have a radius of 22 mm, and the radius of the core C is 4 mm. The minimum height h1 of the segment in the height variable section (circle 2) of the segment 61 is the same as 3 mm, and the maximum height hN of the segment is changed in 1 mm increments from 5 mm to 10 mm. Therefore, in the electrode assemblies of Examples 6-1 to 6-6, the widths of the height variable section (circle 2) of the segment are 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, and 7 mm, respectively, and the segment-omitted section (circle 1) is a radius section from 4 mm to 7 mm.

実施例7-1~7-6の電極組立体は半径が22mmであって、コアCの半径は2mmである。分切片61の高さ可変区間(丸2)での分切片の最小高さhは3mmと同一であり、分切片の最大高さhは5mmから10mmまで1mm単位で変化させた。したがって、実施例7-1~7-6の電極組立体は、分切片の高さ可変区間(丸2)の幅がそれぞれ2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mmであって、分切片省略区間(丸1)は半径2mmから5mmまでの半径区間とすべて同一である。 The electrode assemblies of Examples 7-1 to 7-6 have a radius of 22 mm, and the radius of the core C is 2 mm. The minimum height h1 of the segment in the height variable section (circle 2) of the segment 61 is the same as 3 mm, and the maximum height hN of the segment is changed in 1 mm increments from 5 mm to 10 mm. Therefore, in the electrode assemblies of Examples 7-1 to 7-6, the widths of the height variable section (circle 2) of the segment are 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, and 7 mm, respectively, and the segment-free section (circle 1) is all the same as the radius section from 2 mm to 5 mm.

図10eは、実施例6-1~6-6及び実施例7-1~7-6による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域Fにおいて、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。負極の折曲表面領域においても実質的に同じ結果が現れる。 Figure 10e is a graph showing the results of counting the number of stacked pieces measured along the radial direction in the folded surface region F of the positive electrode formed on the upper part of the electrode assembly according to Examples 6-1 to 6-6 and Examples 7-1 to 7-6. Substantially the same results were observed in the folded surface region of the negative electrode.

図10eにおいて、グラフ(a)は実施例6-1~6-6に対し、グラフ(b)は実施例7-1~7-6に対し、折曲表面領域Fにおいて半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示している。 In FIG. 10e, graph (a) shows the results of counting the number of laminated pieces measured along the radial direction in the folded surface region F for Examples 6-1 to 6-6, and graph (b) shows the results of counting the number of laminated pieces measured along the radial direction in the folded surface region F for Examples 7-1 to 7-6.

図10eを参照すると、分切片の積層数均一区間b1が全ての実施例で共通的に現れる。積層数均一区間b1は、グラフにおいて扁平な領域の半径区間である。積層数均一区間b1の半径方向の長さは、分切片の最小高さhが同一であるとき、分切片の最大高さhが減少するほど増加する。一方、積層数均一区間b1において、分切片の積層数は分切片の最大高さhが増加するほど増加する。実施例において、積層数均一区間b1に隣接して積層数減少区間b2が確認される。 Referring to Fig. 10e, a uniform number of layers section b1 of the sub-segment appears in common to all examples. The uniform number of layers section b1 is a radial section of a flat region in the graph. The radial length of the uniform number of layers section b1 increases as the maximum height hN of the sub-segment decreases when the minimum height h1 of the sub-segment is the same. Meanwhile, in the uniform number of layers section b1, the number of layers of the sub-segment increases as the maximum height hN of the sub-segment increases. In the examples, a reduced number of layers section b2 is identified adjacent to the uniform number of layers section b1.

実施例において、積層数均一区間b1での分切片の積層数はすべて10以上である。好ましくは、分切片の積層数が10以上である領域は、好ましい溶接ターゲット領域として設定され得る。 In the embodiment, the number of layers of the segment in the uniform layer number section b1 is 10 or more. Preferably, the area where the number of layers of the segment is 10 or more can be set as a preferred welding target area.

実施例において、積層数均一区間b1は、分切片の高さ可変区間(丸2)が始まる半径地点から始まる。実施例6-1~6-6の場合、分切片の高さ可変区間(丸2)が始まる半径は7mmであり、実施例7-1~7-6の場合、分切片の高さ可変区間(丸2)が始まる半径は5mmである。 In the examples, the uniform number of layers section b1 begins at the radius where the variable height section (circle 2) of the segment begins. In the cases of Examples 6-1 to 6-6, the radius where the variable height section (circle 2) of the segment begins is 7 mm, and in the cases of Examples 7-1 to 7-6, the radius where the variable height section (circle 2) of the segment begins is 5 mm.

下記の表6に、実施例6-1~6-6及び実施例7-1~7-6に対し、積層数均一区間が始まる半径地点(7mm、5mm)から電極組立体の最外側地点(22mm)までの長さに対する積層数均一区間の長さの比率(e/f)、積層数均一区間が始まる半径地点(7mm、5mm)から電極組立体の最外側地点(22mm)までの長さに対する分切片の高さ可変区間(丸2)の長さの比率(d/f)などを含む多様なパラメータの算出結果を示した。 Table 6 below shows the calculation results of various parameters for Examples 6-1 to 6-6 and Examples 7-1 to 7-6, including the ratio (e/f) of the length of the uniform stacking number section to the length from the radius point (7 mm, 5 mm) where the uniform stacking number section begins to the outermost point (22 mm) of the electrode assembly, and the ratio (d/f) of the length of the variable height section (circle 2) of the segment to the length from the radius point (7 mm, 5 mm) where the uniform stacking number section begins to the outermost point (22 mm) of the electrode assembly.

図10a、及び表6の実施例6-6と実施例7-6を参照すると、分切片の高さ可変区間(丸2)における分切片の最小高さh及び最大高さhはそれぞれ3mm及び10mmで同一である。但し、実施例6-6は、実施例7-6に比べてコアの半径が2mmだけさらに大きい。したがって、実施例6-6は、実施例7-6に比べて積層数均一区間(e)と分切片区間(f)が2mmだけ小さく、積層数均一区間での分切片の積層数は同一である。このような結果はコアの半径の差異のためである。表6に示した結果から、分切片の高さ可変区間(丸2)の幅が同一であるとき、コアの半径(a)が小さいほど高さ可変区間(丸2)の比率(d/f)は減少する一方、積層数均一区間の比率(e/f)は増加することが分かる。表6を参照すると、分切片の積層数は13~26であり、分切片の高さ可変区間(丸2)の比率(d/f)は12%~47%であり、積層数均一区間の長さの比率(e/f)は40%~76%であることが分かる。また、コアを除いた電極組立体の半径(b-a)に対する分切片省略区間(丸1)の比率(c/(b-a))は15%~17%である。また、電極の全体長さに対する分切片省略区間(丸1)に対応する電極領域の長さの比率は6%、電極の全体長さに対する高さ可変区間(丸2)に対応する電極領域の長さの比率は7%~32%、及び電極の全体長さに対する高さ均一区間(丸3)に対応する電極領域の長さの比率は59%~83%である。 Referring to FIG. 10a and Table 6, Examples 6-6 and 7-6, the minimum height h1 and maximum height hN of the segment in the height variable section (circle 2) of the segment are the same, being 3 mm and 10 mm, respectively. However, Example 6-6 has a larger core radius by 2 mm than Example 7-6. Therefore, Example 6-6 has a uniform number of layers section (e) and a segment section (f) that are smaller by 2 mm than Example 7-6, and the number of layers of the segment in the uniform number of layers section is the same. This result is due to the difference in the core radius. From the results shown in Table 6, it can be seen that when the width of the height variable section (circle 2) of the segment is the same, the smaller the core radius (a), the smaller the ratio (d/f) of the height variable section (circle 2) decreases, while the ratio (e/f) of the uniform number of layers section increases. Referring to Table 6, it can be seen that the number of laminations of the segment is 13 to 26, the ratio (d/f) of the height variable section (circle 2) of the segment is 12% to 47%, and the ratio (e/f) of the length of the uniform number of laminations section is 40% to 76%. In addition, the ratio (c/(circle 1)) of the segment-omitted section to the radius (b-a) of the electrode assembly excluding the core is 15% to 17%. In addition, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the segment-omitted section (circle 1) to the entire length of the electrode is 6%, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the height variable section (circle 2) to the entire length of the electrode is 7% to 32%, and the ratio of the length of the electrode region corresponding to the uniform height section (circle 3) to the entire length of the electrode is 59% to 83%.

1865、2170のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極組立体の半径が約9mm~10mmである。したがって、実施例のように、分切片区間(f)の半径方向の長さを15mm~17mm水準に確保できず、分切片省略区間(丸1)の長さを3mm程度に確保すると同時に切片の積層数が10以上である積層数均一区間(e)の長さを6mm~13mm水準に確保することができない。従来の円筒形バッテリーにおいて、コアの半径を実施例と同じ2mm~4mmに設計する場合、分切片を配置可能な半径区間は実質的に5mm~8mmに過ぎないためである。また、従来の円筒形バッテリーにおいて、電極の巻取方向の長さは600mm~980mm水準である。このような短い電極の長さは、実施例における電極の長さ(正極3948mm、負極4045mm)対比約15%~24%水準に過ぎない。したがって、パラメータh、i及びjに対する数値範囲も、従来の円筒形バッテリーの設計仕様からは容易に導出することができない。 Cylindrical batteries having 1865 and 2170 form factors have an electrode assembly radius of about 9 mm to 10 mm. Therefore, the radial length of the segment section (f) cannot be secured to the level of 15 mm to 17 mm as in the embodiment, and the length of the segment-free section (circle 1) cannot be secured to about 3 mm while the length of the uniform stacking number section (e) where the number of stacked segments is 10 or more cannot be secured to the level of 6 mm to 13 mm. This is because, in a conventional cylindrical battery, when the core radius is designed to be 2 mm to 4 mm as in the embodiment, the radius section in which the segment can be arranged is substantially only 5 mm to 8 mm. In addition, in a conventional cylindrical battery, the length of the electrode in the winding direction is at the level of 600 mm to 980 mm. Such a short electrode length is only about 15% to 24% of the electrode length in the embodiment (positive electrode 3948 mm, negative electrode 4045 mm). Therefore, the numerical ranges for the parameters h, i, and j cannot be easily derived from the design specifications of the conventional cylindrical battery.

表4~表6のデータを総合的に考慮すれば、分切片の積層数均一区間における分切片の積層数は11~26であり得る。また、分切片の高さ可変区間(丸2)の比率(d/f)は6%~47%であり得る。また、積層数均一区間の比率(e/f)は31%~82%であり得る。また、コアを除いた電極組立体の半径に対する分切片省略区間(丸1)の長さの比率(c/(b-a))は15%~35%であり得る。また、電極の全体長さ(巻取方向の長さ)に対する分切片省略区間(丸1)に対応する電極領域の長さの比率は6%~20%であり得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ可変区間(丸2)に対応する電極領域の長さの比率は3%~32%であり得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ均一区間(丸3)に対応する電極領域の長さの比率は59%~87%であり得る。 Considering the data in Tables 4 to 6 comprehensively, the number of layers of the segment in the uniform layer number section of the segment may be 11 to 26. The ratio (d/f) of the variable height section of the segment (circle 2) may be 6% to 47%. The ratio (e/f) of the uniform layer number section may be 31% to 82%. The ratio (c/(b-a)) of the length of the segment-omitted section (circle 1) to the radius of the electrode assembly excluding the core may be 15% to 35%. The ratio of the length of the electrode region corresponding to the segment-omitted section (circle 1) to the entire length of the electrode (length in the winding direction) may be 6% to 20%. The ratio of the length of the electrode region corresponding to the variable height section of the segment (circle 2) to the entire length of the electrode may be 3% to 32%. The ratio of the length of the electrode region corresponding to the uniform height section of the segment (circle 3) to the entire length of the electrode may be 59% to 87%.

一方、表4~表6を通じて説明したパラメータは、コアの半径(a);電極組立体の半径(b);分切片の高さ可変区間(丸2)における最小高さhと最大高さh;半径1mm増加当たり分切片の高さ変化量Δh;正極、負極及び分離膜の厚さなどを含む設計ファクタによって変わり得る。 Meanwhile, the parameters described in Tables 4 to 6 may vary depending on design factors including the radius of the core (a); the radius of the electrode assembly (b); the minimum height h1 and maximum height hN in the height variable section of the segment (circle 2); the amount of change in the height of the segment Δh per 1 mm increase in radius; and the thicknesses of the positive electrode, negative electrode, and separator.

したがって、分切片の積層数均一区間における分切片の積層数は10~35まで拡張され得る。分切片の高さ可変区間(丸2)の比率(d/f)は1%~50%に拡張され得る。また、積層数均一区間の比率(e/f)は30%~85%に拡張され得る。また、コアを除いた電極組立体の半径に対する分切片省略区間(丸1)の長さの比率(c/(b-a))は10%~40%に拡張され得る。また、電極の全体長さ(巻取方向の長さ)に対する分切片省略区間(丸1)に対応する電極領域の長さの比率は、1%~30%に拡張され得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ可変区間(丸2)に対応する電極領域の長さの比率は、1%~40%に拡張され得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ均一区間(丸3)に対応する電極領域の長さの比率は50%~90%に拡張され得る。上述した実施例において、高さ可変区間(丸2)と高さ均一区間(丸3)に含まれた分切片の最大高さhの高さインデックスNは2~8である。例えば、表4を参照すると、実施例1-1及び実施例1-7に対する高さインデックスNはそれぞれ2及び8である。しかし、高さインデックスNは、電極組立体の半径方向における分切片の高さ変化量Δhによって変わり得る。高さ可変区間(丸2)の半径方向の長さが固定されているとき、分切片の高さ変化量Δhが減少すると、それによって高さインデックスNが増加し、その反対の場合(vice versa)も可能である。好ましくは、高くインデックスNは2~20、選択的には、2~30までさらに拡張可能である。 Therefore, the number of laminations of the segment in the uniform lamination number section of the segment may be expanded to 10 to 35. The ratio (d/f) of the variable height section (circle 2) of the segment may be expanded to 1% to 50%. Also, the ratio (e/f) of the uniform lamination number section may be expanded to 30% to 85%. Also, the ratio (c/(b-a)) of the length of the segment-omitted section (circle 1) to the radius of the electrode assembly excluding the core may be expanded to 10% to 40%. Also, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the segment-omitted section (circle 1) to the entire length of the electrode (length in the winding direction) may be expanded to 1% to 30%. Also, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the variable height section (circle 2) of the segment to the entire length of the electrode may be expanded to 1% to 40%. Also, the ratio of the length of the electrode region corresponding to the uniform height section (circle 3) of the segment to the entire length of the electrode may be expanded to 50% to 90%. In the above-described embodiment, the height index N of the maximum height hN of the sub-segment included in the height variable section (circle 2) and the height uniform section (circle 3) is 2 to 8. For example, referring to Table 4, the height index N for Example 1-1 and Example 1-7 is 2 and 8, respectively. However, the height index N may vary depending on the height change amount Δh of the sub-segment in the radial direction of the electrode assembly. When the radial length of the height variable section (circle 2) is fixed, if the height change amount Δh of the sub-segment decreases, the height index N increases accordingly, and vice versa is also possible. Preferably, the height index N is 2 to 20, and optionally can be further extended to 2 to 30.

電極組立体の上部及び下部に形成される折曲表面領域Fにおいて、積層数均一区間は集電体の溶接ターゲット領域として用いられ得る。 In the folded surface regions F formed on the upper and lower parts of the electrode assembly, the uniform lamination number sections can be used as welding target regions for the current collector.

好ましくは、集電体の溶接領域は、電極組立体の半径方向において積層数均一区間と少なくとも50%重畳することが好ましく、重畳の比率が高いほどさらに好ましい。 Preferably, the welded area of the current collector overlaps with the uniform lamination number section in the radial direction of the electrode assembly by at least 50%, and the higher the overlap ratio, the more preferable.

好ましくは、集電体の溶接領域のうちの積層数均一区間と重畳しない他の領域は、半径方向において積層数均一区間に隣接する積層数減少区間と重畳し得る。 Preferably, other areas of the welding area of the current collector that do not overlap with the uniform lamination number section may overlap with the reduced lamination number section adjacent to the uniform lamination number section in the radial direction.

より好ましくは、集電体の溶接領域のうちの積層数均一区間と重畳しない他の領域は、積層数減少区間のうちの分切片の重畳数が10以上である領域と重畳し得る。 More preferably, other areas of the welded region of the current collector that do not overlap with the uniform lamination number section may overlap with areas of the reduced lamination number section where the overlap number of the divided segments is 10 or more.

分切片の積層数が10以上である領域に集電体を溶接すれば、溶接強度の面、そして溶接時に分離膜や活物質層の損傷を防止できるという面で好ましい。特に、透過特性の高い高出力レーザーを用いて集電体を溶接するときに有用である。 Welding the current collector to an area where the number of laminated segments is 10 or more is preferable in terms of welding strength and in terms of preventing damage to the separation membrane and active material layer during welding. This is particularly useful when welding the current collector using a high-power laser with high transmission characteristics.

分切片が10枚以上積層された積層数均一区間と集電体とをレーザーで溶接すれば、溶接品質の向上のためにレーザーの出力を増大させても、積層数均一区間がレーザーのエネルギーを殆ど吸収して溶接ビーズを形成するため、レーザーによって折曲表面領域Fの下方の分離膜及び活物質層が損傷される現象を防止することができる。 When a uniform-layer-count section, which has 10 or more stacked pieces, is welded to a current collector with a laser, even if the laser output is increased to improve welding quality, the uniform-layer-count section absorbs most of the laser energy to form a weld bead, preventing the separation membrane and active material layer below the folded surface region F from being damaged by the laser.

また、レーザーの照射される領域は、分切片の積層数が10以上であるため、溶接ビーズが十分なボリューム及び厚さで形成される。したがって、溶接強度が十分に確保され、溶接界面の抵抗も急速充電に適した水準に低めることができる。 In addition, because the area irradiated with the laser has 10 or more stacked pieces, the weld beads are formed with sufficient volume and thickness. This ensures sufficient weld strength, and the resistance of the weld interface can be reduced to a level suitable for rapid charging.

集電体の溶接時のレーザーの出力は、折曲表面領域Fと集電体との間の所望の溶接強度によって決定され得る。溶接強度は、分切片の積層数に比例して増加する。積層数が増加するほど、レーザーによって形成される溶接ビーズのボリュームが大きくなるためである。溶接ビーズは、集電体の素材と分切片の素材とが一緒に溶融されながら形成される。したがって、溶接ビーズのボリュームが大きいと、集電体と折曲表面領域とがより強く結合され、溶接界面の接触抵抗が低くなる。 The output of the laser when welding the current collector can be determined by the desired weld strength between the folded surface region F and the current collector. The weld strength increases in proportion to the number of stacked segments. This is because the greater the number of stacked segments, the greater the volume of the weld bead formed by the laser. The weld bead is formed as the material of the current collector and the material of the split segment are melted together. Therefore, a larger volume of the weld bead provides a stronger bond between the current collector and the folded surface region, resulting in lower contact resistance at the weld interface.

好ましくは、溶接強度は2kgf/cm以上、より好ましくは4kgf/cm以上であり得る。最大溶接強度はレーザー溶接装置の出力に応じて変わり得る。一例として、溶接強度は、好ましくは8kgf/cm以下、より好ましくは6kgf/cm以下に設定され得る。しかし、本発明がこれに限定されることはない。 Preferably, the welding strength may be 2 kgf/cm2 or more , more preferably 4 kgf/ cm2 or more. The maximum welding strength may vary depending on the output of the laser welding device. As an example, the welding strength may be set to preferably 8 kgf/cm2 or less , more preferably 6 kgf/ cm2 or less. However, the present invention is not limited thereto.

溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び/又は半径方向に沿って電極組立体に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。 When the weld strength satisfies the above numerical range, the physical properties of the weld interface do not deteriorate even when the electrode assembly is subjected to intense vibrations along the winding axis and/or radial directions, and the volume of the weld beads is sufficient to reduce the resistance of the weld interface.

溶接強度の条件を満たすためのレーザーの出力は、レーザー装置によって異なるが、250W~320Wの範囲又は該当装置が提供するレーザー最大出力仕様の40%~100%範囲で適切に調節され得る。 The laser output required to meet the welding strength requirements varies depending on the laser device, but can be appropriately adjusted within the range of 250W to 320W or 40% to 100% of the maximum laser output specification provided by the device.

溶接強度は、集電体が折曲表面領域Fから分離し始めるときの集電体の単位面積当たり引張力(kgf/cm)として定義され得る。具体的には、集電体の溶接を完了した後、集電体に引張力を加え、その大きさを徐々に増加させる。引張力が臨界値を超えると、溶接界面から分切片が分離し始める。このとき、集電体に加えられた引張力を集電体の面積で除した値が溶接強度に該当する。 The weld strength may be defined as the tensile force (kgf/ cm2 ) per unit area of the current collector when the current collector begins to separate from the folded surface region F. Specifically, after welding of the current collector is completed, a tensile force is applied to the current collector and the magnitude of the force is gradually increased. When the tensile force exceeds a critical value, the pieces begin to separate from the weld interface. At this time, the tensile force applied to the current collector divided by the area of the current collector corresponds to the weld strength.

折曲表面領域Fは分切片が複数の層で積層されており、上述した実施例によれば、分切片の積層数は最小10枚から最大35枚まで増加し得る。 The folded surface area F is made up of multiple layers of laminated segments, and according to the embodiment described above, the number of laminated segments can be increased from a minimum of 10 to a maximum of 35.

無地部43を構成する正極集電体(ホイル)の厚さは10μm~25μmであり、無地部43を構成する負極集電体(ホイル)の厚さは5μm~20μmであり得る。したがって、正極の折曲表面領域Fは、分切片の総積層厚さが100μm~875μmである領域を含み得る。また、負極の折曲表面領域Fは、分切片の総積層厚さが50μm~700μmである領域を含み得る。 The thickness of the positive electrode current collector (foil) constituting the uncoated portion 43 may be 10 μm to 25 μm, and the thickness of the negative electrode current collector (foil) constituting the uncoated portion 43 may be 5 μm to 20 μm. Therefore, the folded surface region F of the positive electrode may include an area where the total laminate thickness of the divided pieces is 100 μm to 875 μm. Also, the folded surface region F of the negative electrode may include an area where the total laminate thickness of the divided pieces is 50 μm to 700 μm.

図10fは、本発明の実施形態による分切片61、61’の折曲表面領域Fに積層数均一区間b1及び積層数減少区間b2を示した電極組立体の上面図である。 Figure 10f is a top view of an electrode assembly showing a uniform lamination number section b1 and a reduced lamination number section b2 in the folded surface region F of the divided segments 61, 61' according to an embodiment of the present invention.

図10fを参照すると、太い実線で示した二つの円の間の領域は分切片の折曲表面領域Fに該当し、一点鎖線で示した二つの円の間の領域は分切片の積層数が10以上である積層数均一区間b1に該当し、積層数均一区間b1の外側領域は積層数減少区間b2に該当する。 Referring to FIG. 10f, the area between the two circles shown by the thick solid lines corresponds to the folded surface area F of the segment, the area between the two circles shown by the dashed dotted lines corresponds to the uniform layer count area b1 where the number of layers of the segment is 10 or more, and the area outside the uniform layer count area b1 corresponds to the reduced layer count area b2.

一例として、集電体Pが折曲表面領域Fに溶接されれば、集電体Pの表面に溶接パターンWが生成される。溶接パターンWは線パターン又は点パターンの配列であり得る。溶接パターンWは溶接領域に該当し、半径方向に沿って分切片の積層数均一区間b1と50%以上重畳し得る。したがって、溶接パターンWの一部は積層数均一区間b1に含まれ、残りの溶接パターンWは積層数均一区間b1の外側の積層数減少区間b2に含まれ得る。勿論、溶接強度を最大化し、溶接領域の抵抗を下げるためには、溶接パターンW全体が積層数均一区間b1と重畳し得る。 For example, when the current collector Pc is welded to the bent surface region F, a welding pattern Wp is generated on the surface of the current collector Pc . The welding pattern Wp may be an array of line patterns or dot patterns. The welding pattern Wp corresponds to the welding region and may overlap with the uniform layer number section b1 of the divided segment by 50% or more along the radial direction. Thus, a part of the welding pattern Wp may be included in the uniform layer number section b1, and the remaining welding pattern Wp may be included in the reduced layer number section b2 outside the uniform layer number section b1. Of course, in order to maximize the welding strength and reduce the resistance of the welding region, the entire welding pattern Wp may overlap with the uniform layer number section b1.

折曲表面領域Fの面積は、分切片の積層数均一区間b1の面積と積層数減少区間b2の面積とを合算した面積で定義され得る。積層数均一区間b1の比率(e/f)は30%~85%、好ましくは31%~82%であるため、折曲表面領域Fの面積に対する積層数均一区間b1の面積の比率は9%(30/100)~72%(85/100)、好ましくは10%(31/100)~67%(82/100)であり得る。 The area of the folded surface region F may be defined as the sum of the area of the uniform lamination number section b1 and the area of the reduced lamination number section b2 of the divided segment. Since the ratio (e/f) of the uniform lamination number section b1 is 30% to 85%, preferably 31% to 82%, the ratio of the area of the uniform lamination number section b1 to the area of the folded surface region F may be 9% (30 2 /100 2 ) to 72% (85 2 /100 2 ), preferably 10% (31 2 /100 2 ) to 67% (82 2 /100 2 ).

好ましくは、集電体Pが折曲表面領域Fと接触する部分の端部は、高さ均一区間(丸3)の最後の巻回ターンでコアC側に折り曲げられた分切片61、61’の端部を覆い得る。この場合、分切片61、61’が集電体Pによって押し付けられた状態で溶接パターンWが形成されることで、集電体Pと折曲表面領域Fとが強く結合される。その結果、巻回軸方向に積層された分切片61、61’が相互緊密に密着されることで、溶接界面での抵抗も低くなり、分切片61、61’が浮き上がる現象を防止することができる。 Preferably, the end of the portion where the current collector Pc contacts the folded surface region F may cover the end of the divided pieces 61, 61' folded toward the core C in the last winding turn of the uniform height section (circle 3). In this case, the welding pattern Wp is formed in a state where the divided pieces 61, 61' are pressed by the current collector Pc , so that the current collector Pc and the folded surface region F are strongly bonded. As a result, the divided pieces 61, 61' stacked in the winding axis direction are tightly adhered to each other, so that the resistance at the welded interface is also low, and the phenomenon of the divided pieces 61, 61' lifting up can be prevented.

一方、分切片の折曲方向は、上述した方向と反対になってもよい。すなわち、分切片は、コア側から外周側に折り曲げられてもよい。この場合、分切片の高さが巻取方向(X軸方向)方向に沿って変化するパターンは、上述した実施形態(変形形態)と反対になり得る。例えば、分切片の高さは、コアから外周側に向かって段階的に低くなり得る。また、第1部分B1に適用される構造と第2部分B3に適用される構造とは互いに代替され得る。好ましくは、分切片の高さをコア側から外周側に向かって段階的に減少させ、電極組立体の外周と最も近い分切片が外周側に折り曲げられたとき、分切片の端部が電極組立体の外周の外側に突出しないように分切片の高さ変化パターンが設計され得る。 On the other hand, the bending direction of the split pieces may be opposite to the above-mentioned direction. That is, the split pieces may be bent from the core side to the outer periphery. In this case, the pattern in which the height of the split pieces changes along the winding direction (X-axis direction) may be opposite to that of the above-mentioned embodiment (variant form). For example, the height of the split pieces may be gradually decreased from the core to the outer periphery. In addition, the structure applied to the first part B1 and the structure applied to the second part B3 may be interchangeable. Preferably, the height of the split pieces may be gradually decreased from the core side to the outer periphery, and the split piece height change pattern may be designed so that when the split piece closest to the outer periphery of the electrode assembly is bent toward the outer periphery, the end of the split piece does not protrude outside the outer periphery of the electrode assembly.

上述した実施形態(変形形態)の電極構造は、ゼリーロール型又は当技術分野に周知の他のタイプの電極組立体に含まれた極性の異なる第1電極及び第2電極の少なくとも一つに適用され得る。また、第1電極及び第2電極の一方に実施形態(変形形態)の電極構造が適用される場合、他方には従来の電極構造が適用され得る。また、第1電極及び第2電極に適用された電極構造は同じではなく、相異なり得る。 The electrode structure of the above-described embodiment (variant) may be applied to at least one of the first electrode and the second electrode having different polarities included in a jelly roll type or other type of electrode assembly known in the art. Furthermore, when the electrode structure of the embodiment (variant) is applied to one of the first electrode and the second electrode, a conventional electrode structure may be applied to the other. Furthermore, the electrode structures applied to the first electrode and the second electrode may not be the same, but may be different.

一例として、第1電極及び第2電極がそれぞれ正極及び負極であるとき、第1電極には実施形態(変形形態)のいずれか一つが適用され、第2電極には従来の電極構造(図1を参照)が適用され得る。 As an example, when the first electrode and the second electrode are positive and negative electrodes, respectively, any one of the embodiments (variations) may be applied to the first electrode, and a conventional electrode structure (see FIG. 1) may be applied to the second electrode.

他の例として、第1電極及び第2電極がそれぞれ正極及び負極であるとき、第1電極には実施形態(変形形態)のいずれか一つが選択的に適用され、第2電極には実施形態(変形形態)のいずれか一つが選択的に適用され得る。 As another example, when the first electrode and the second electrode are a positive electrode and a negative electrode, respectively, any one of the embodiments (variations) may be selectively applied to the first electrode, and any one of the embodiments (variations) may be selectively applied to the second electrode.

本発明の一実施形態において、正極にコーティングされる正極活物質及び負極にコーティングされる負極活物質は、当業界に公知の活物質であれば制限なく使用可能である。 In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material coated on the positive electrode and the negative electrode active material coated on the negative electrode can be any active material known in the art without any restrictions.

一例として、正極活物質は、一般化学式A[A]O2+z(AはLi、Na及びKのうちの少なくとも一つの元素を含む;MはNi、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru及びCrから選択された少なくとも一つの元素を含む;x≧0、1≦x+y≦2、-0.1≦z≦2;化学量論係数x、y及びzは化合物が電気的中性を維持するように選択される)で表されるアルカリ金属化合物を含み得る。 As an example, the positive electrode active material may include an alkali metal compound represented by the general chemical formula A[A x M y ]O 2+z , where A includes at least one element of Li, Na, and K; M includes at least one element selected from Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, and Cr; x≧0, 1≦x+y≦2, −0.1≦z≦2; and the stoichiometric coefficients x, y, and z are selected to maintain electrical neutrality of the compound.

他の例として、正極活物質は、米国特許第6,677,082号明細書、米国特許第6,680,143号明細書などに開示されたアルカリ金属化合物xLiM-(1-x)Li(Mは平均酸化状態3を有する少なくとも一つの元素を含む;Mは平均酸化状態4を有する少なくとも一つの元素を含む;0≦x≦1)であり得る。 As another example, the positive electrode active material may be an alkali metal compound xLiM 1 O 2 -(1-x)Li 2 M 2 O 3 (wherein M 1 includes at least one element having an average oxidation state of 3; M 2 includes at least one element having an average oxidation state of 4; 0≦x≦1) as disclosed in U.S. Pat. Nos. 6,677,082 and 6,680,143, among others.

さらに他の例として、正極活物質は、一般化学式Li Fe1-x 1-y 4-z(MはTi、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg及びAlから選択された少なくとも一つの元素を含む;MはTi、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V及びSから選択された少なくとも一つの元素を含む;MはFを選択的に含むハロゲン族元素を含む;0<a≦2、0≦x≦1、0≦y<1、0≦z<1;化学量論係数a、x、y及びzは化合物が電気的中性を維持するように選択される)、又はLi(PO[MはTi、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Al、Mg及びAlから選択された少なくとも一つの元素を含む]で表されるリチウム金属ホスフェートであり得る。 As yet another example, the positive electrode active material may have the general formula Li a M 1 x Fe 1-x M 2 y P 1-y M 3 z O 4-z (wherein M 1 includes at least one element selected from Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, and Al; M 2 includes at least one element selected from Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V, and S; M 3 includes a halogen group element, optionally including F; 0<a≦2, 0≦x≦1, 0≦y<1, 0≦z<1; the stoichiometric coefficients a, x, y, and z are selected to maintain the compound's electrical neutrality), or Li 3 M 2 (PO 4 ) 3 [M includes at least one element selected from Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg, and Al].

さらに他の例として、前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)などの層状化合物、又は、1種以上の遷移金属で置換された化合物;化学式Li1+xMn2-x(x=0~0.33)、LiMnO、LiMn、LiMnOなどのリチウムマンガン酸化物;リチウム銅酸化物(LiCuO);LiV、LiV、V、Cuなどのバナジウム酸化物;化学式LiNi1-x(M=Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B又はGa、x=0.01~0.3)で表されるニッケルサイト型リチウムニッケル酸化物;化学式LiMn2-x(M=Co、Ni、Fe、Cr、Zn又はTa、x=0.01~0.1)又はLiMnMO(M=Fe、Co、Ni、Cu又はZn)で表されるリチウムマンガン複合酸化物;化学式のリチウムの一部がアルカリ土類金属イオンで置換されたLiMn;ジスルフィド化合物;Fe(MoO又はこれらの組み合わせによって形成される複合酸化物などのようにリチウム吸着物質(lithium intercalation material)を主成分にし得る。 As yet another example, the positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; lithium manganese oxides such as those having the formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (x=0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , and LiMnO 2 ; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); vanadium oxides such as LiV 3 O 5 , LiV 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; The lithium intercalation material may be a main component, such as nickel site type lithium nickel oxide represented by the chemical formula LiMn2- xMxO2 (M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x=0.01-0.3); lithium manganese composite oxide represented by the chemical formula LiMn2- xMxO2 (M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x=0.01-0.1) or Li2Mn3MO8 (M=Fe, Co, Ni, Cu or Zn ) ; LiMn2O4 in which part of the lithium is replaced by an alkaline earth metal ion; disulfide compound; Fe2 ( MoO4 ) 3 or a composite oxide formed by a combination thereof.

前記正極集電体は、例えば3μm~500μmの厚さを有する。このような正極集電体は、電池に化学的変化を誘発せず導電性を有するものであれば特に制限されなく、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、又はアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどが使用され得る。正極集電体は、その表面に微細な凹凸を形成して正極活物質の接着力を高めてもよく、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で使用され得る。 The positive electrode current collector has a thickness of, for example, 3 μm to 500 μm. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it does not induce chemical changes in the battery and has conductivity. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. may be used. The positive electrode current collector may have fine irregularities on its surface to increase the adhesive strength of the positive electrode active material, and may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, nonwoven fabric, etc.

正極活物質粒子には導電材がさらに混合され得る。このような導電材は、例えば正極活物質を含む混合物の総重量を基準にして1~50重量%で添加される。このような導電材は、電池に化学的変化を誘発せず高い導電性を有するものであれば特に制限されなく、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛;カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類;炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維;フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー;酸化チタンなどの導電性酸化物;ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが使用され得る。 A conductive material may be further mixed into the positive electrode active material particles. Such a conductive material may be added in an amount of, for example, 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it does not induce chemical changes in the battery and has high conductivity. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive oxides such as titanium oxide; and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

好ましくは、正極活物質は、一次粒子及び/又は一次粒子が凝集した二次粒子を含み得る。 Preferably, the positive electrode active material may contain primary particles and/or secondary particles formed by agglomeration of primary particles.

また、負極は、負極集電体上に負極活物質粒子を塗布及び乾燥して製作され、必要に応じて、上述した導電材、バインダー、溶媒などのような成分がさらに含まれ得る。 The negative electrode is fabricated by applying and drying negative active material particles onto a negative current collector, and may further contain components such as the conductive material, binder, and solvent described above, as necessary.

前記負極集電体は、例えば3μm~500μmの厚さを有する。このような負極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発せず導電性を有するものであれば特に制限されなく、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したもの、アルミニウム-カドミウム合金などが使用され得る。また、正極集電体と同様に、表面に微細な凹凸を形成して負極活物質の結合力を強化させてもよく、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で使用され得る。 The negative electrode current collector has a thickness of, for example, 3 μm to 500 μm. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it does not induce chemical changes in the battery and has conductivity. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, baked carbon, copper or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine irregularities may be formed on the surface to strengthen the binding force of the negative electrode active material, and it may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, nonwoven fabric, etc.

一例として、負極活物質としては、炭素材、リチウム金属又はリチウム金属化合物、ケイ素又はケイ素化合物、スズ又はスズ化合物などを使用し得る。電位が2V未満であるTiO、SnOのような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶性炭素、高結晶性炭素などがいずれも使用され得る。 For example, the negative electrode active material may be a carbon material, lithium metal or a lithium metal compound, silicon or a silicon compound, tin or a tin compound, etc. Metal oxides such as TiO2 and SnO2 having a potential of less than 2 V may also be used as the negative electrode active material. The carbon material may be either low crystalline carbon or high crystalline carbon.

他の例として、前記負極活物質は、例えば難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素;LiFe(0≦x≦1)、LiWO(0≦x≦1)、SnMe1-xMe’(Me:Mn、Fe、Pb、Ge;Me’:Al、B、P、Si、周期表の1族、2族、3族元素、ハロゲン;0<x≦1;1≦y≦3;1≦z≦8)の金属複合酸化物;リチウム金属;リチウム合金;ケイ素系合金;スズ系合金;SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Sb、Sb、Sb、GeO、GeO、Bi、Bi、Biなどの酸化物;ポリアセチレンなどの導電性高分子;Li-Co-Ni系材料などを使用し得る。 As another example, the negative electrode active material may be carbon, such as non-graphitizable carbon or graphite-based carbon; metal composite oxides such as Li x Fe 2 O 3 (0≦x≦1), Li x WO 2 (0≦x≦1), and Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, elements of Groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogens; 0<x≦1;1≦y≦3;1≦z≦8); lithium metal; lithium alloys; silicon-based alloys; tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, and GeO. For example , oxides such as Bi2O3 , Bi2O4 , and Bi2O5 ; conductive polymers such as polyacetylene; Li- Co -Ni based materials , and the like can be used.

電極に使用可能なバインダー高分子は、電極活物質粒子と導電材などとの結合、及び電極集電体に対する結合を補助する成分であり、例えば電極活物質を含む混合物の総重量を基準にして1~50重量%で添加される。このようなバインダー高分子としては、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン-トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアリレート、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン及びカルボキシメチルセルロースからなる群より選択されるいずれか一つのバインダー高分子、又はこれらのうちの2種以上の混合物を使用し得るが、これらに限定されるものではない。 The binder polymer usable for the electrode is a component that assists in bonding between the electrode active material particles and the conductive material, etc., and to the electrode current collector, and is added, for example, at 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture containing the electrode active material. As such a binder polymer, any one binder polymer selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, and carboxymethyl cellulose, or a mixture of two or more of these may be used, but is not limited thereto.

電極の製造に使用される溶媒の非制限的な例としては、アセトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、シクロヘキサン、水又はこれらの混合体などが挙げられる。このような溶媒は、電極集電体の表面に対して所望の水準でスラリー塗布層が形成されるように適正な水準の粘度を提供する。 Non-limiting examples of solvents used in the manufacture of electrodes include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), cyclohexane, water, or mixtures thereof. Such solvents provide the proper level of viscosity to form a desired level of slurry coating layer on the surface of the electrode current collector.

前記負極は、集電体、及び前記集電体の少なくとも一面に位置し、負極活物質、バインダー高分子及び導電材を含む負極活物質層を備え、前記負極活物質層は、前記集電体に面で接する下層領域、及び前記下層領域と面で接しながら負極活物質層の表面まで延在する上層領域からなり、前記下層領域及び上層領域は、それぞれ独立して、負極活物質として黒鉛及びケイ素系化合物のうちの少なくとも1種以上を含み得る。 The negative electrode comprises a current collector and a negative electrode active material layer located on at least one surface of the current collector and containing a negative electrode active material, a binder polymer, and a conductive material, the negative electrode active material layer being composed of a lower layer region that is in surface contact with the current collector, and an upper layer region that is in surface contact with the lower layer region and extends to the surface of the negative electrode active material layer, and the lower layer region and the upper layer region may each independently contain at least one of graphite and a silicon-based compound as the negative electrode active material.

前記下層領域が負極活物質として天然黒鉛を含み、前記上層領域は負極活物質として人造黒鉛を含み得る。 The lower layer region may contain natural graphite as the negative electrode active material, and the upper layer region may contain artificial graphite as the negative electrode active material.

前記下層領域及び上層領域は、それぞれ独立して、負極活物質としてケイ素系化合物をさらに含み得る。 The lower layer region and the upper layer region may each independently further contain a silicon-based compound as a negative electrode active material.

前記ケイ素系化合物は、SiOx(0≦x≦2)及びSiCの1種以上を含み得る。 The silicon-based compound may include one or more of SiOx (0≦x≦2) and SiC.

本発明の一具現例によれば、前記負極は、下層用負極活物質を含む下層用スラリーを集電体に塗布及び乾燥して下層領域を形成した後、下層領域上に上層用負極活物質を含む上層用スラリーを塗布及び乾燥して上層領域を形成することで製造し得る。 According to one embodiment of the present invention, the negative electrode can be manufactured by applying a lower layer slurry containing a lower layer negative electrode active material to a current collector and drying it to form a lower layer region, and then applying an upper layer slurry containing an upper layer negative electrode active material on the lower layer region and drying it to form an upper layer region.

代案的に、本発明の一具現例によれば、前記負極は、下層用負極活物質を含む下層用スラリー、及び上層用負極活物質を含む上層用スラリーを準備する段階と、
負極集電体の一面に前記下層用スラリーをコーティングし、同時に又は所定の時間差を置いて前記下層用スラリー上に前記上層用スラリーをコーティングする段階と、
コーティングされた下層用スラリー及び上層用スラリーを同時に乾燥して活物質層を形成する段階と、を含む方法によっても製造し得る。
Alternatively, according to an embodiment of the present invention, the negative electrode may include a step of preparing a lower layer slurry including a lower layer negative electrode active material and an upper layer slurry including an upper layer negative electrode active material;
coating one surface of a negative electrode current collector with the lower layer slurry, and simultaneously or after a predetermined time lag, coating the upper layer slurry on the lower layer slurry;
and drying the coated underlayer slurry and overlayer slurry simultaneously to form an active material layer.

後者の方法で製造する場合、前記負極において下層領域と上層領域とが当接する部分に、これらの相異なる種類の活物質が混在する混合領域(インターミキシング、intermixing)が存在し得る。これは、下層負極活物質を含む下層用スラリーと上層負極活物質を含む上層用スラリーとを集電体上に同時に又は非常に短い時間差を置いて連続的にコーティングした後、同時に乾燥する方式で活物質層を形成する場合、乾燥前に下層用スラリーと上層用スラリーとが当接した界面上に所定の混合区間が発生し、その後乾燥されながらこのような混合区間が混合領域の層形態で形成されるためである。 When the latter method is used, a mixed region (intermixing) in which different types of active materials are mixed may exist at the contact area between the lower and upper layers in the negative electrode. This is because when the active material layer is formed by simultaneously or continuously coating the lower layer slurry containing the lower layer negative electrode active material and the upper layer slurry containing the upper layer negative electrode active material on the current collector and then drying them simultaneously, a certain mixed area is generated at the interface where the lower layer slurry and the upper layer slurry contact before drying, and then this mixed area is formed in the form of a layer of the mixed area while being dried.

本発明の一具現例の負極活物質層において、前記上層領域と前記下層領域との重量比(又は単位面積当たりローディング量の比)は20:80~50:50、詳しくは25:75~50:50であり得る。 In one embodiment of the negative electrode active material layer of the present invention, the weight ratio (or the ratio of loading amount per unit area) of the upper layer region to the lower layer region may be 20:80 to 50:50, more specifically, 25:75 to 50:50.

本発明の一実施形態による負極活物質層の下層領域及び上層領域の厚さは、コーティングされた下層用スラリー及びコーティングされた上層用スラリーの厚さと完全に一致しないこともある。しかし、乾燥又は選択的な圧延工程を経た結果、最終的に得られる本発明の一実施形態による負極活物質層の下層領域と上層領域との厚さ比率は、コーティングされた下層用スラリーとコーティングされた上層用スラリーとの厚さ比率と一致し得る。 The thicknesses of the lower and upper regions of the negative electrode active material layer according to one embodiment of the present invention may not be completely the same as the thicknesses of the coated lower layer slurry and the coated upper layer slurry. However, the thickness ratio of the lower and upper regions of the negative electrode active material layer according to one embodiment of the present invention finally obtained as a result of the drying or selective rolling process may be the same as the thickness ratio of the coated lower layer slurry and the coated upper layer slurry.

本発明の一具現例によれば、第1スラリー(下層用スラリー)をコーティングし、同時に又は所定の時間差を置いて前記第1スラリー上に第2スラリー(上層用スラリー)をコーティングし、前記所定の時間差は0.6秒以下、0.02秒~0.6秒、0.02秒~0.06秒、又は0.02秒~0.03秒の時間差であり得る。このように第1スラリーと第2スラリーのコーティング時の時間差はコーティング装置に起因して発生するため、より好ましくは前記第1スラリーと第2スラリーを同時にコーティングし得る。二重スロットダイ(double slot die)などの装置を用いて前記第1スラリー上に第2スラリーをコーティングし得る。 According to one embodiment of the present invention, a first slurry (slurry for a lower layer) is coated, and a second slurry (slurry for an upper layer) is coated on the first slurry at the same time or after a predetermined time difference, and the predetermined time difference may be 0.6 seconds or less, 0.02 seconds to 0.6 seconds, 0.02 seconds to 0.06 seconds, or 0.02 seconds to 0.03 seconds. Since the time difference when coating the first slurry and the second slurry occurs due to the coating device, it is more preferable that the first slurry and the second slurry are coated simultaneously. The second slurry may be coated on the first slurry using a device such as a double slot die.

前記活物層を形成する段階において、乾燥段階の後、活物質層を圧延する段階をさらに含み得る。このとき、圧延はロールプレスのように当分野で通常使用される方法で行われ得、例えば、1~20MPaの圧力及び15~30℃の温度で行われ得る。 The step of forming the active material layer may further include a step of rolling the active material layer after the drying step. In this case, the rolling may be performed by a method commonly used in the art, such as a roll press, and may be performed at a pressure of 1 to 20 MPa and a temperature of 15 to 30°C, for example.

コーティングされた下層用スラリー及び上層用スラリーを同時に乾燥して活物質層を形成する段階は、熱風乾燥及び赤外線乾燥装置が組み合わせられた装置を用い、当分野で通常使用される方法で行われ得る。 The step of simultaneously drying the coated lower layer slurry and upper layer slurry to form an active material layer can be performed by a method commonly used in the art using a device that combines a hot air dryer and an infrared dryer.

前記下層用スラリーの固形分における第1バインダー高分子の重量%は、前記上層用スラリーの固形分における第2バインダー高分子の重量%と同一であるか又はより大きくなり得る。本発明の一具現例によれば、前記下層用スラリーの固形分における第1バインダー高分子の重量%は、前記上層用スラリーの固形分における第2バインダー高分子の重量%の1.0~4.2倍、1.5~3.6倍、又は1.5~3倍であり得る。 The weight percentage of the first binder polymer in the solid content of the lower layer slurry may be the same as or greater than the weight percentage of the second binder polymer in the solid content of the upper layer slurry. According to one embodiment of the present invention, the weight percentage of the first binder polymer in the solid content of the lower layer slurry may be 1.0 to 4.2 times, 1.5 to 3.6 times, or 1.5 to 3 times the weight percentage of the second binder polymer in the solid content of the upper layer slurry.

コーティングされた下層用スラリーにおける第1バインダーの重量%とコーティングされた上層用スラリーにおける第2バインダーの重量%との比率がこのような範囲を満たす場合、下層領域のバインダーが過度に少なくなることがないため電極層の脱離が発生せず、上層領域のバインダーが過度に多くなることがないため電極上層部の抵抗が減少し、急速充電性能に有利である。 When the ratio of the weight percentage of the first binder in the coated lower layer slurry to the weight percentage of the second binder in the coated upper layer slurry satisfies this range, the binder in the lower layer region does not become too small, so detachment of the electrode layer does not occur, and the binder in the upper layer region does not become too large, so the resistance of the upper layer of the electrode decreases, which is advantageous for rapid charging performance.

前記下層用スラリーの固形分における第1バインダー高分子の重量%は2~30重量%、又は5~20重量%であり得、前記上層用スラリーの固形分における第2バインダー高分子の比率(重量%)は0.5~20重量%、1~15重量%、1~10重量%、又は2~5重量%であり得る。 The weight percentage of the first binder polymer in the solid content of the lower layer slurry may be 2 to 30 weight percent, or 5 to 20 weight percent, and the weight percentage of the second binder polymer in the solid content of the upper layer slurry may be 0.5 to 20 weight percent, 1 to 15 weight percent, 1 to 10 weight percent, or 2 to 5 weight percent.

前記下層用スラリー及び前記上層用スラリーの全体固形分における第1バインダー高分子及び第2バインダー高分子の総比率(重量%)は2~20重量%、又は5~15重量%であり得る。 The total ratio (wt%) of the first binder polymer and the second binder polymer to the total solid content of the lower layer slurry and the upper layer slurry may be 2 to 20 wt%, or 5 to 15 wt%.

前記分離膜は、多孔性高分子基材、及び前記多孔性高分子基材の両面上に位置し、無機物粒子及びバインダー高分子を含む多孔性コーティング層を有する。 The separation membrane has a porous polymer substrate and porous coating layers that are located on both sides of the porous polymer substrate and contain inorganic particles and a binder polymer.

前記多孔性高分子基材は、ポリオレフィン系多孔性基材であり得る。 The porous polymer substrate may be a polyolefin-based porous substrate.

前記ポリオレフィン系多孔性基材は、フィルム(film)又は不織ウェブ(non-woven web)形態であり得る。このように多孔性構造を有することで、正極と負極との間の電解質移動が円滑になり、基材自体の電解質含浸性も増加して優れたイオン伝導性を確保でき、電気化学素子内部の抵抗増加が防止されて電気化学素子の性能低下を防止できる。 The polyolefin-based porous substrate may be in the form of a film or non-woven web. This porous structure facilitates the movement of electrolyte between the positive and negative electrodes, and increases the electrolyte impregnation of the substrate itself, ensuring excellent ion conductivity. It also prevents an increase in resistance inside the electrochemical device, preventing a decrease in the performance of the electrochemical device.

本発明で使用されるポリオレフィン系多孔性基材は、通常電気化学素子に使用される平面状の多孔性基材であればいずれも使用可能であり、その材質や形態は目的に応じて多様に選択し得る。 The polyolefin-based porous substrate used in the present invention can be any planar porous substrate typically used in electrochemical elements, and the material and shape can be selected from a variety of options depending on the purpose.

ポリオレフィン系多孔性基材は、非制限的に、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、又はこれらのうちの2種以上の混合物で形成されたフィルム又は不織ウェブであり得るが、これらに限定されることはない。 The polyolefin-based porous substrate may be, but is not limited to, a film or nonwoven web formed of high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, polypropylene, or a mixture of two or more of these.

前記ポリオレフィン系多孔性基材は8~30μmの厚さを有し得るが、これは単なる例示に過ぎず、機械的な物性や電池の高率充放電特性を考慮して上記の範囲から外れる厚さも採択可能である。 The polyolefin-based porous substrate may have a thickness of 8 to 30 μm, but this is merely an example, and thicknesses outside the above range may be adopted in consideration of mechanical properties and the high-rate charge/discharge characteristics of the battery.

本発明の一実施形態による不織布シートは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、又はこれらの混合物で形成され得る。例えば、前記不織布シートは繊維紡糸によって製造されたものであり得る。例えば、メルトブローン(melt blown)方法を用いて、素材の繊維を融点以上で繊維紡糸状にして混紡紡糸して製造されたものであり得る。 The nonwoven fabric sheet according to one embodiment of the present invention may be made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), or a mixture thereof. For example, the nonwoven fabric sheet may be manufactured by fiber spinning. For example, the nonwoven fabric sheet may be manufactured by blending and spinning material fibers into fiber yarns at or above their melting points using a melt blown method.

前記不織布シートは、200~400%、より好ましくは300~400%の延伸率を有し得る。前記延伸率が200%未満であると、釘貫通時に電極同士が接触する可能性が増加し、400%を超えると、釘貫通時に周辺部も延伸し分離膜が薄くなってバリアー性(遮断性)が減少する。 The nonwoven fabric sheet may have an elongation ratio of 200 to 400%, more preferably 300 to 400%. If the elongation ratio is less than 200%, the possibility of electrodes coming into contact with each other when the nail penetrates increases, and if it exceeds 400%, the surrounding area also elongates when the nail penetrates, making the separation membrane thinner and reducing the barrier properties (blocking properties).

前記不織布シートには0.1~10μmの平均直径を有する気孔が多数形成されている。気孔サイズが0.1μmより小さいと、リチウムイオン及び/又は電解質が円滑に移動できず、気孔サイズが10μmより大きいと、釘貫通時の不織布シートの延伸のため、正極と負極との接触を防止しようとする本発明の一実施形態による効果を達成できないおそれがある。 The nonwoven fabric sheet has a large number of pores with an average diameter of 0.1 to 10 μm. If the pore size is smaller than 0.1 μm, lithium ions and/or electrolytes cannot move smoothly, and if the pore size is larger than 10 μm, the effect of one embodiment of the present invention, which aims to prevent contact between the positive and negative electrodes, may not be achieved due to the stretching of the nonwoven fabric sheet when a nail penetrates it.

また、前記不織布シートは、40~70%の空隙率を有し得る。空隙率が40%未満であると、リチウムイオン及び/又は電解質が円滑に移動できず、空隙率が70%より大きいと、釘貫通時の不織布シートの延伸のため、正極と負極との接触を防止しようとする本発明の一実施形態による効果を達成できないおそれがある。このように製造された不織布シートは1~20秒/100mLの通気度を有し得る。 The nonwoven fabric sheet may have a porosity of 40 to 70%. If the porosity is less than 40%, lithium ions and/or electrolytes may not move smoothly, and if the porosity is greater than 70%, the effect of one embodiment of the present invention, which aims to prevent contact between the positive and negative electrodes due to the stretching of the nonwoven fabric sheet when a nail penetrates, may not be achieved. The nonwoven fabric sheet manufactured in this manner may have an air permeability of 1 to 20 seconds/100 mL.

また、前記不織布シートは10~20μmの厚さを有し得るが、これは単なる例示に過ぎず、これに限定されるものではない。不織布シートの透過性に応じて上記の範囲から外れた厚さの不織布シートも採択可能である。 The nonwoven fabric sheet may have a thickness of 10 to 20 μm, but this is merely an example and is not limited to this. Nonwoven fabric sheets with thicknesses outside the above range may also be used depending on the permeability of the nonwoven fabric sheet.

前記不織布シートは、ラミネーションによって不織布シート下方の分離膜構成要素に結合され得る。ラミネーションは100~150℃の温度範囲で行われ得るが、100℃より低い温度でラミネーションが行われる場合はラミネーション効果が奏されず、150℃より高い温度でラミネーションが行われる場合は不織布の一部が溶融するおそれがある。 The nonwoven fabric sheet can be bonded to the separation membrane component below the nonwoven fabric sheet by lamination. Lamination can be performed at a temperature range of 100-150°C, but if lamination is performed at a temperature lower than 100°C, the lamination effect will not be achieved, and if lamination is performed at a temperature higher than 150°C, there is a risk of part of the nonwoven fabric melting.

上記の条件下でラミネーションによって結合された本発明の一実施形態による分離膜は、従来の不織布シートからなる分離膜と比べて、また、フィルムや不織布シートの少なくとも一面に無機物粒子を含む層が形成されている分離膜と比べて、釘貫通に対して向上した抵抗性を有するようになる。 The separation membrane according to one embodiment of the present invention bonded by lamination under the above conditions has improved resistance to nail penetration compared to a separation membrane made of a conventional nonwoven sheet, and compared to a separation membrane in which a layer containing inorganic particles is formed on at least one surface of a film or nonwoven sheet.

前記多孔性コーティング層において、無機物粒子同士は充填されて互いに接触した状態で前記バインダー高分子によって結着し、それにより無機物粒子同士の間にインタースティシャル・ボリューム(interstitial volume)が形成され、前記無機物粒子同士の間のインタースティシャル・ボリュームは空き空間になって気孔を形成し得る。 In the porous coating layer, the inorganic particles are packed together and in contact with each other, and are bound by the binder polymer, thereby forming interstitial volumes between the inorganic particles, and the interstitial volumes between the inorganic particles become empty spaces and can form pores.

前記多孔性コーティング層の形成に使用される無機物粒子としては、無機物粒子、すなわち電気化学素子の作動電圧範囲(例えば、Li/Liを基準に0~5V)において酸化及び/又は還元反応が起きない無機物粒子をさらに添加して使用し得る。特に、イオン伝達能のある無機物粒子を使用する場合、電気化学素子内のイオン電導度を高めて性能向上をはかることができる。また、無機物粒子として誘電率の高い無機物粒子を使用する場合、液体電解質内の電解質塩、例えばリチウム塩の解離度の増加に寄与して電解質のイオン電導度を向上させることができる。 The inorganic particles used in forming the porous coating layer may further include inorganic particles, i.e., inorganic particles that do not undergo oxidation and/or reduction reactions in the operating voltage range of an electrochemical device (e.g., 0 to 5 V based on Li/Li + ). In particular, when inorganic particles having ion-transfer ability are used, the ionic conductivity in the electrochemical device can be increased to improve performance. In addition, when inorganic particles having a high dielectric constant are used as the inorganic particles, the degree of dissociation of an electrolyte salt, e.g., a lithium salt, in a liquid electrolyte can be increased to improve the ionic conductivity of the electrolyte.

上述した理由により、前記無機物粒子は、誘電率定数が5以上、好ましくは10以上の高誘電率の無機物粒子、リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子、又はこれらの混合体を含むことが好ましい。 For the reasons described above, it is preferable that the inorganic particles include inorganic particles with a high dielectric constant having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, inorganic particles having lithium ion transfer ability, or a mixture thereof.

誘電率定数が5以上の無機物粒子の非制限的な例としては、BaTiO、Pb(Zr,Ti)O(PZT)、Pb1-xLaZr1-yTi(PLZT)、PB(Mg1/3Nb2/3)O-PbTiO(PMN-PT)、ハフニア(HfO)、SrTiO、SnO、CeO、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO、Y、Al、TiO、SiC、又はこれらの混合体などが挙げられる。 Non-limiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or greater include BaTiO3 , Pb(Zr,Ti) O3 (PZT), Pb1 -xLaxZr1- yTiyO3 ( PLZT), PB(Mg1 /3Nb2 /3 ) O3- PbTiO3 ( PMN-PT), hafnia ( HfO2 ), SrTiO3 , SnO2 , CeO2 , MgO, NiO, CaO, ZnO , ZrO2 , Y2O3 , Al2O3 , TiO2 , SiC , or mixtures thereof.

特に、上述したBaTiO、Pb(Zr,Ti)O(PZT)、Pb1-xLaZr1-yTi(PLZT)、PB(Mg1/3Nb2/3)O-PbTiO(PMN-PT)及びハフニア(HfO)のような無機物粒子は、誘電率定数100以上の高誘電率特性を示すだけでなく、一定の圧力を加えて引張又は圧縮する場合、電荷が発生して両面間に電位差が発生する圧電性(piezoelectricity)を有することで、外部衝撃によって両電極で内部短絡が発生することを防止し、電気化学素子の安全性を向上させることができる。また、上述した高誘電率の無機物粒子とリチウムイオン伝達能を有する無機物粒子とを混用する場合、これらの相乗効果は倍加される。 In particular, inorganic particles such as BaTiO 3 , Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) and hafnia (HfO 2 ) not only exhibit high dielectric constant characteristics with a dielectric constant of 100 or more, but also have piezoelectricity in which charges are generated and a potential difference is generated between both sides when a certain pressure is applied and stretched or compressed, thereby preventing internal short circuiting between both electrodes due to external impact and improving the safety of the electrochemical device. In addition, when the inorganic particles having a high dielectric constant are mixed with inorganic particles having lithium ion transportability, the synergistic effect is doubled.

リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子は、リチウム元素を含むもののリチウムを貯蔵せず、リチウムイオンを移動させる機能を有する無機物粒子を称する。リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子は、粒子構造の内部に存在する一種の欠陥(defect)によってリチウムイオンを伝達及び移動させることができるため、電池内のリチウムイオン伝導度が向上し、これにより電池性能の向上をはかることができる。前記リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子の非制限的な例としては、リチウムホスフェート(LiPO)、リチウムチタンホスフェート(LiTi(PO、0<x<2、0<y<3)、リチウムアルミニウムチタンホスフェート(LiAlTi(PO、0<x<2、0<y<1、0<z<3)、14LiO-9Al-38TiO-39Pなどのような(LiAlTiP)系ガラス(0<x<4、0<y<13)、リチウムランタンチタネート(LiLaTiO、0<x<2、0<y<3)、Li3.25Ge0.250.75などのようなリチウムゲルマニウムチオホスフェート(LiGe、0<x<4、0<y<1、0<z<1、0<w<5)、LiNなどのようなリチウムナイトライド(Li、0<x<4、0<y<2)、LiPO-LiS-SiSなどのようなSiS系ガラス(LiSi、0<x<3、0<y<2、0<z<4)、LiI-LiS-PなどのようなP系ガラス(Li、0<x<3、0<y<3、0<z<7)又はこれらの混合物などが挙げられる。 The inorganic particles having lithium ion transport ability are inorganic particles that contain lithium elements but do not store lithium but have the function of transporting lithium ions. The inorganic particles having lithium ion transport ability can transport and transport lithium ions through a type of defect present inside the particle structure, thereby improving the lithium ion conductivity in the battery and thereby improving the battery performance. Non-limiting examples of the inorganic particles having lithium ion transfer ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0<x<2, 0<y<3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP) x O y -based glass (0<x<4, 0<y<13) such as 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 , lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0<x<2, 0<y<3), Li 3.25 Ge 0.25 P Examples of the glass include lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5) such as Li 3 N, lithium nitride (Li x N y , 0<x<4, 0<y<2) such as Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , SiS 2- based glass (Li x Si y S z , 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) such as LiI-Li 2 S-P 2 S 5, P 2 S 5 -based glass (Li x P y S z , 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) and mixtures thereof.

多孔性コーティング層の無機物粒子の大きさには制限がないが、均一な厚さのコーティング層の形成及び適切な空隙率のため、0.001~10μmであることが好ましい。0.001μm未満であると、無機物粒子の分散性が低下し、10μmを超えると、多孔性コーティング層の厚さが増加して機械的物性が低下し、気孔サイズが過度に大きくなって電池の充放電時に内部短絡が起きる可能性が高い。 There is no limit to the size of the inorganic particles in the porous coating layer, but it is preferably 0.001 to 10 μm in order to form a coating layer of uniform thickness and to have an appropriate porosity. If it is less than 0.001 μm, the dispersibility of the inorganic particles will decrease, and if it exceeds 10 μm, the thickness of the porous coating layer will increase, the mechanical properties will decrease, and the pore size will become excessively large, making it highly likely that an internal short circuit will occur during charging and discharging of the battery.

多孔性コーティング層を形成するバインダー高分子としては、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン-トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアリレート、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン及びカルボキシメチルセルロースからなる群より選択されたいずれか一つのバインダー高分子、又はこれらのうちの2種以上の混合物を使用し得るが、これらに限定されるものではない。 The binder polymer forming the porous coating layer may be any one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, and carboxymethyl cellulose, or a mixture of two or more of these, but is not limited thereto.

多孔性コーティング層に使用される無機物粒子とバインダー高分子との組成比は、例えば50:50~99:1の範囲が好ましく、より好ましくは70:30~95:5である。バインダー高分子に対する無機物粒子の含量が50重量部未満であると、バインダー高分子の含量が多くなって、分離膜の熱的安全性の改善が低減され得る。また、無機物粒子同士の間に形成される空いた空間の減少によって気孔サイズ及び気孔度が減少し、最終電池性能が低下し得る。無機物粒子の含量が99重量部を超えると、バインダー高分子の含量が少な過ぎて多孔性コーティング層の耐剥離性が弱化し得る。前記多孔性コーティング層の厚さには、特に制限がないが、0.01~20μmが好ましい。また、気孔サイズ及び気孔度も特に制限がないが、気孔サイズは0.001~10μmが好ましく、気孔度は10~90%が好ましい。気孔サイズ及び気孔度は、主に無機物粒子の大きさに依存するが、例えば粒径1μm以下の無機物粒子を使用する場合、形成される気孔も約1μm以下になる。このような気孔構造は以降注液される電解質で満たされ、満たされた電解質はイオン伝達の役割を果たす。気孔サイズ及び気孔度が0.001μm及び10%未満であると、抵抗層として作用し、10μm及び90%を超えると、機械的物性が低下するおそれがある。 The composition ratio of inorganic particles and binder polymer used in the porous coating layer is preferably, for example, in the range of 50:50 to 99:1, and more preferably 70:30 to 95:5. If the content of inorganic particles relative to the binder polymer is less than 50 parts by weight, the content of binder polymer increases, and the improvement of the thermal safety of the separator may be reduced. In addition, the pore size and porosity may decrease due to the reduction in the vacant space formed between the inorganic particles, and the final battery performance may be reduced. If the content of inorganic particles exceeds 99 parts by weight, the content of binder polymer is too small, and the peel resistance of the porous coating layer may be weakened. The thickness of the porous coating layer is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20 μm. In addition, the pore size and porosity are also not particularly limited, but the pore size is preferably 0.001 to 10 μm, and the porosity is preferably 10 to 90%. The pore size and porosity mainly depend on the size of the inorganic particles, but for example, when inorganic particles with a particle size of 1 μm or less are used, the pores formed will also be approximately 1 μm or less. Such a pore structure will be filled with the electrolyte that is injected later, and the filled electrolyte will play a role in ion transmission. If the pore size and porosity are less than 0.001 μm and 10%, they will act as a resistance layer, and if they exceed 10 μm and 90%, the mechanical properties may deteriorate.

前記多孔性コーティング層は、分散媒にバインダー高分子を溶解又は分散させた後、無機物粒子を添加して多孔性コーティング層の形成のためのスラリーを得て、このようなスラリーを基材の少なくとも一面にコーティング、乾燥することで形成され得る。分散媒としては、使用しようとするバインダー高分子と溶解度指数が類似し、沸点(boiling point)が低いものが好ましい。これは、均一な混合及び以降の分散媒除去を容易にするためである。使用可能な分散媒の非制限的な例としては、アセトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、シクロヘキサン、水又はこれらの混合体などが挙げられる。 The porous coating layer can be formed by dissolving or dispersing a binder polymer in a dispersion medium, adding inorganic particles to obtain a slurry for forming a porous coating layer, and coating and drying the slurry on at least one surface of a substrate. The dispersion medium preferably has a solubility index similar to that of the binder polymer to be used and a low boiling point. This is to facilitate uniform mixing and subsequent removal of the dispersion medium. Non-limiting examples of dispersing media that can be used include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), cyclohexane, water, or mixtures thereof.

前記バインダー高分子が分散媒に分散している分散液に無機物粒子を添加した後、無機物粒子を破砕することが好ましい。このとき、破砕時間は1時間~20時間が適切であり、破砕された無機物粒子の大きさは、上述したように0.001~10μmであることが好ましい。破砕方法としては、通常の方法を用い得、特にボールミル(ball mill)法が好ましい。 It is preferable to add inorganic particles to the dispersion liquid in which the binder polymer is dispersed in the dispersion medium, and then crush the inorganic particles. In this case, the crushing time is preferably 1 hour to 20 hours, and the size of the crushed inorganic particles is preferably 0.001 to 10 μm as described above. As the crushing method, a conventional method can be used, and in particular, the ball mill method is preferable.

その後、無機物粒子が分散されたバインダー高分子分散液を、10~80%の湿度条件下で多孔性高分子基材の少なくとも一面にコーティングして乾燥する。前記分散液を多孔性高分子基材上にコーティングする方法は、当業界に周知の通常のコーティング方法を用い得、例えばディップコーティング、ダイコーティング、ロールコーティング、コンマコーティング、又はこれらの混合方式など多様な方式を適用し得る。 Then, the binder polymer dispersion in which the inorganic particles are dispersed is coated on at least one surface of the porous polymer substrate under a humidity condition of 10 to 80% and dried. The method of coating the dispersion on the porous polymer substrate may be a conventional coating method well known in the art, and various methods such as dip coating, die coating, roll coating, comma coating, or a combination thereof may be applied.

多孔性コーティング層の成分として、上述した無機物粒子及びバインダー高分子の他に、導電材などのその他の添加剤をさらに含み得る。 In addition to the inorganic particles and binder polymer described above, the components of the porous coating layer may further include other additives such as conductive materials.

本発明の一実施形態によって最終製作された分離膜は、1~100μm又は5~50μmの厚さを有し得る。厚さが1μm未満であると、分離膜の機能を十分に発揮できず、機械的特性が劣化し、100μmを超えると、高率充放電時に電池の特性が劣化するおそれがある。また、40~60%の空隙率を有し、150~300秒/100mLの通気度を有し得る。 The final separator produced according to one embodiment of the present invention may have a thickness of 1-100 μm or 5-50 μm. If the thickness is less than 1 μm, the separator may not function adequately and mechanical properties may deteriorate, while if the thickness exceeds 100 μm, the battery properties may deteriorate during high-rate charging and discharging. In addition, the separator may have a porosity of 40-60% and an air permeability of 150-300 sec/100 mL.

本発明の一具現例によれば、前記多孔性高分子基材は、ポリエチレン又はポリプロピレン系を使用し得る。また、多孔性コーティング層において、無機物粒子としてはAl酸化物、Si酸化物系のコーティング物質を使用し得る。 According to one embodiment of the present invention, the porous polymer substrate may be made of polyethylene or polypropylene. In addition, the inorganic particles in the porous coating layer may be made of Al oxide or Si oxide coating materials.

本発明の一具現例による分離膜を使用する場合、多孔性高分子基材の両側に多孔性コーティング層が備えられているため、電解質に対する含浸性能の向上によって均一な固体電解質界面層を形成でき、従来の片面無機物コーティング分離膜と比べて優れた通気度を確保することができる。例えば、120s/100cc以内であり得る。また、両面に無機物多孔性コーティング層が備えられても、従来の片面無機物コーティング分離膜レベルの厚さを実現することができる。例えば、15.0μm以内であり得る。 When using a separator according to an embodiment of the present invention, a porous coating layer is provided on both sides of a porous polymer substrate, so that a uniform solid electrolyte interface layer can be formed due to improved electrolyte impregnation performance, and superior air permeability can be secured compared to conventional one-sided inorganic coating separators. For example, it can be within 120s/100cc. In addition, even if inorganic porous coating layers are provided on both sides, it is possible to achieve a thickness at the same level as conventional one-sided inorganic coating separators. For example, it can be within 15.0 μm.

また、本発明の一具現例による分離膜を使用する場合、分離膜の安定性が改善されて耐熱及び耐圧縮特性を確保することができる。具体的には、180℃基準で5%以内の熱収縮特性を有する耐熱特性を確保でき、550gf以上の貫通強度(puncture strength)物性を確保することができる。このような分離膜を採用した電池のサイクル中にコア変形(core deformation)が発生したとき、コアの段差部における分離膜の損傷又は貫通を防止することができる。 In addition, when using a separator according to an embodiment of the present invention, the stability of the separator is improved, and heat resistance and compression resistance can be ensured. Specifically, heat resistance with thermal shrinkage of 5% or less at 180°C can be ensured, and puncture strength of 550 gf or more can be ensured. When core deformation occurs during cycling of a battery using such a separator, damage or penetration of the separator at the step of the core can be prevented.

分離膜としては、多孔性高分子フィルム、例えばエチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン/ブテン共重合体、エチレン/ヘキセン共重合体、エチレン/メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子で製造した多孔性高分子フィルムを、単独で又はこれらを積層して使用し得る。他の例として、分離膜は通常の多孔性不織布、例えば高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布を使用し得る。 As the separation membrane, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of a polyolefin polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene/butene copolymer, an ethylene/hexene copolymer, an ethylene/methacrylate copolymer, etc., can be used alone or in a laminate of these. As another example, the separation membrane can be made of a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high-melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, etc.

以下、本発明の一実施形態による電極組立体の構造について詳しく説明する。 The structure of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention is described in detail below.

図11は、第1実施形態の電極40を第1電極(正極)及び第2電極(負極)に適用したゼリーロール型の電極組立体80をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。 Figure 11 is a cross-sectional view of a jelly-roll type electrode assembly 80 in which the electrode 40 of the first embodiment is applied to the first electrode (positive electrode) and the second electrode (negative electrode) along the Y-axis direction (winding axis direction).

電極組立体80は、図2を参照して説明した巻取工法で製造可能である。説明の便宜上、分離膜の外側に延在した第1無地部43a及び第2無地部43bの突出構造を詳細に示し、第1電極、第2電極及び分離膜の巻取構造の図示は省略されている。上側に突出した第1無地部43aは第1電極から延在したものであり、下側に突出した第2無地部43bは第2電極から延在したものである。 The electrode assembly 80 can be manufactured by the winding method described with reference to FIG. 2. For ease of explanation, the protruding structures of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b extending outside the separation membrane are shown in detail, and the winding structures of the first electrode, the second electrode, and the separation membrane are not shown. The first uncoated portion 43a protruding upward extends from the first electrode, and the second uncoated portion 43b protruding downward extends from the second electrode.

第1無地部43a及び第2無地部43bの高さが変化するパターンは概略的に示した。すなわち、断面の切断位置によって無地部の高さは不規則に変化し得る。一例として、台形状の分切片61、61’の側辺や切断溝63が切断されれば、断面における無地部の高さは分切片61、61’の高さHよりも低くなる。したがって、電極組立体の断面を示した図面に示された無地部の高さは、それぞれの巻回ターンに含まれた無地部の高さ(図7b及び図8bのH)の平均に対応すると理解されたい。 The pattern in which the height of the first and second uncoated portions 43a and 43b varies is shown only diagrammatically. That is, the height of the uncoated portion may vary irregularly depending on the cutting position of the cross section. As an example, if the side of the trapezoidal segments 61, 61' or the cutting groove 63 is cut, the height of the uncoated portion in the cross section will be lower than the height H of the segments 61, 61'. Therefore, it should be understood that the height of the uncoated portion shown in the drawing showing the cross section of the electrode assembly corresponds to the average of the heights of the uncoated portions included in each winding turn (H in Figures 7b and 8b).

図11を参照すると、第1無地部43aは、電極組立体80のコアに隣接した第1部分B1、電極組立体80の外周表面に隣接した第2部分B3、第1部分B1と第2部分B3との間に介在された第3部分B2を含む。 Referring to FIG. 11, the first uncoated portion 43a includes a first portion B1 adjacent to the core of the electrode assembly 80, a second portion B3 adjacent to the outer peripheral surface of the electrode assembly 80, and a third portion B2 interposed between the first portion B1 and the second portion B3.

第2部分B3の高さ(Y軸方向の長さ)は第3部分B2の高さよりも相対的に低い。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第2部分B3付近で押し付けられる過程でビーディング部と第2部分B3とが接触して内部短絡を起こす現象を防止することができる。 The height of the second portion B3 (length in the Y-axis direction) is relatively lower than the height of the third portion B2. This prevents the beading portion of the battery housing from coming into contact with the second portion B3 as it is pressed against the second portion B3, which could cause an internal short circuit.

第2無地部43bは第1無地部43aと同じ構造を有する。一変形形態において、第2無地部43bは従来の電極構造や他の実施形態(変形形態)の電極構造を有してもよい。 The second uncoated portion 43b has the same structure as the first uncoated portion 43a. In one modified embodiment, the second uncoated portion 43b may have a conventional electrode structure or an electrode structure of another embodiment (modified embodiment).

第1無地部43a及び第2無地部43bの端部81は、電極組立体80の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられ得る。このとき、第2部分B3は実質的に折り曲げられなくてもよい。 The ends 81 of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b may be bent in the radial direction of the electrode assembly 80, for example, from the outer periphery side to the core side. In this case, the second portion B3 may not be substantially bent.

図12は、第2実施形態の電極45を第1電極(正極)及び第2電極(負極)に適用したゼリーロール型の電極組立体90をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。 Figure 12 is a cross-sectional view of a jelly-roll type electrode assembly 90 in which the electrode 45 of the second embodiment is applied to the first electrode (positive electrode) and the second electrode (negative electrode) along the Y-axis direction (winding axis direction).

図12を参照すると、第1電極の第1無地部43aは、電極組立体90のコアに隣接した第1部分B1、電極組立体90の外周表面に隣接した第2部分B3、及び第1部分B1と第2部分B3との間に介在された第3部分B2を含む。 Referring to FIG. 12, the first uncoated portion 43a of the first electrode includes a first portion B1 adjacent to the core of the electrode assembly 90, a second portion B3 adjacent to the outer peripheral surface of the electrode assembly 90, and a third portion B2 interposed between the first portion B1 and the second portion B3.

第2部分B3の高さは第3部分B2の高さよりも相対的に低く、コア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に減少する。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第2部分B3付近で押し付けられる過程でビーディング部と第2部分B3とが接触して内部短絡を起こす現象を防止することができる。 The height of the second portion B3 is relatively lower than the height of the third portion B2, and decreases gradually or in steps from the core side toward the outer periphery. This prevents the beading portion of the battery housing from coming into contact with the second portion B3 as it is pressed against the second portion B3, which could cause an internal short circuit.

第2無地部43bは第1無地部43aと同じ構造を有する。一変形形態において、第2無地部43bは従来の電極構造や他の実施形態(変形形態)の電極構造を有してもよい。 The second uncoated portion 43b has the same structure as the first uncoated portion 43a. In one modified embodiment, the second uncoated portion 43b may have a conventional electrode structure or an electrode structure of another embodiment (modified embodiment).

第1無地部43a及び第2無地部43bの端部91は、電極組立体90の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられ得る。このとき、第2部分B3の最外側92は実質的に折り曲げられなくてもよい。 The ends 91 of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b may be bent in the radial direction of the electrode assembly 90, for example, from the outer periphery side to the core side. In this case, the outermost portion 92 of the second portion B3 may not be substantially bent.

図13は、第3実施形態~第5実施形態(これらの変形形態)の電極50、60、70のうちのいずれか一つを第1電極(正極)及び第2電極(負極)に適用したゼリーロール型の電極組立体100をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。 Figure 13 is a cross-sectional view of a jelly roll-type electrode assembly 100 in which any one of the electrodes 50, 60, and 70 of the third to fifth embodiments (variations thereof) is applied to the first electrode (positive electrode) and the second electrode (negative electrode) along the Y-axis direction (winding axis direction).

図13を参照すると、第1電極の無地部43aは、電極組立体100のコアに隣接した第1部分B1、電極組立体100の外周表面に隣接した第2部分B3、及び第1部分B1と第2部分B3との間に介在された第3部分B2を含む。 Referring to FIG. 13, the uncoated portion 43a of the first electrode includes a first portion B1 adjacent to the core of the electrode assembly 100, a second portion B3 adjacent to the outer peripheral surface of the electrode assembly 100, and a third portion B2 interposed between the first portion B1 and the second portion B3.

第1部分B1の高さは第3部分B2の高さよりも相対的に低い。また、第3部分B2において、最内側に位置した無地部43aの折曲長さは、第1部分B1の半径方向の長さRと同一であるか又はより短い。折曲長さHは、無地部43aが折り曲げられる地点から無地部43aの上端までの距離に該当する。変形例において、折曲長さHは第1部分B1の半径方向の長さRとコア102の半径の10%とを合算した値よりも小さくなり得る。 The height of the first portion B1 is relatively lower than the height of the third portion B2. In addition, the folding length of the innermost uncoated portion 43a in the third portion B2 is equal to or shorter than the radial length R of the first portion B1. The folding length H corresponds to the distance from the point where the uncoated portion 43a is folded to the upper end of the uncoated portion 43a. In a modified example, the folding length H may be smaller than the sum of the radial length R of the first portion B1 and 10% of the radius of the core 102.

したがって、第3部分B2が折り曲げられても、電極組立体100のコア102はその直径の90%以上が外側に開放される。コア102は、電極組立体100の中心にある空洞(cavity)である。コア102が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア102を通って溶接治具を挿入して負極(又は正極)側の集電体と電池ハウジング(又は端子)との溶接工程を容易に行うことができる。 Therefore, even if the third portion B2 is bent, 90% or more of the diameter of the core 102 of the electrode assembly 100 is open to the outside. The core 102 is a cavity in the center of the electrode assembly 100. If the core 102 is not blocked, the electrolyte injection process is not hindered, and the efficiency of the electrolyte injection is improved. In addition, a welding tool can be inserted through the core 102 to easily perform the welding process between the negative (or positive) side current collector and the battery housing (or terminal).

第2部分B3の高さは第3部分B2の高さよりも相対的に低い。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第2部分B3付近で押し付けられる過程でビーディング部と第2部分B3とが接触して内部短絡を起こす現象を防止することができる。 The height of the second portion B3 is relatively lower than the height of the third portion B2. This prevents the beading portion of the battery housing from coming into contact with the second portion B3 when the beading portion is pressed against the second portion B3, which can cause an internal short circuit.

一変形形態において、第2部分B3の高さは、図13の図示と異なって、徐々に又は段階的に減少し得る。また、図13においては、第3部分B2の高さが外周側の一部分で等しいが、第3部分B2の高さは第1部分B1と第3部分B2との境界から第3部分B2と第2部分B3との境界まで徐々に又は段階的に増加し得る。第3部分B2が複数の分切片に分割されているとき、無地部43aの高さが変わる区間は分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)に該当する。 In one modified embodiment, the height of the second portion B3 may decrease gradually or in steps, unlike that shown in FIG. 13. Also, in FIG. 13, the height of the third portion B2 is equal in a portion on the outer periphery, but the height of the third portion B2 may increase gradually or in steps from the boundary between the first portion B1 and the third portion B2 to the boundary between the third portion B2 and the second portion B3. When the third portion B2 is divided into a plurality of segments, the section where the height of the plain portion 43a changes corresponds to the height variable section of the segment (circle 2 in FIG. 10a).

第2無地部43bは、第1無地部43aと同じ構造を有する。一変形形態において、第2無地部43bは、従来の電極構造や他の実施形態(変形形態)の電極構造を有してもよい。 The second uncoated portion 43b has the same structure as the first uncoated portion 43a. In one modified embodiment, the second uncoated portion 43b may have a conventional electrode structure or an electrode structure of another embodiment (modified embodiment).

第1無地部43a及び第2無地部43bの端部101は、電極組立体100の半径方向、例えば外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第1部分B1及び第2部分B3は実質的に折り曲げられない。 The ends 101 of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b may be bent in the radial direction of the electrode assembly 100, for example, from the outer periphery side to the core side. At this time, the first portion B1 and the second portion B3 are not substantially bent.

第3部分B2が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、折曲地点付近の無地部43aが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間(間隙)を形成しない。 When the third portion B2 includes multiple segments, the bending stress is alleviated, and the uncoated portion 43a near the bending point can be prevented from being torn or abnormally deformed. In addition, when the width and/or height and/or spacing pitch of the segments are adjusted within the numerical range of the above-mentioned embodiment, the segments are folded toward the core and overlap each other to an extent that sufficient welding strength can be ensured, and no open space (gap) is formed in the folded surface area.

図14は、本発明のさらに他の実施形態による電極組立体110をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。 Figure 14 is a cross-sectional view of an electrode assembly 110 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis (winding axis) direction.

図14を参照すると、電極組立体110は、図13の電極組立体100と比べて、第2部分B3の高さが第3部分B2の最外側の高さと実質的に同一である点を除き、他の構成は略同一である。 Referring to FIG. 14, the electrode assembly 110 has substantially the same configuration as the electrode assembly 100 of FIG. 13, except that the height of the second portion B3 is substantially the same as the outermost height of the third portion B2.

第2部分B3は複数の分切片を含み得る。複数の分切片の構成は、電極に関する第4及び第5実施形態(変形形態)と略同一である。 The second portion B3 may include multiple segments. The configuration of the multiple segments is substantially the same as that of the fourth and fifth embodiments (variant forms) of the electrode.

電極組立体110において、第1部分B1の高さは、第3部分B2の高さよりも相対的に低い。また、第3部分B2において最内側に位置した無地部の折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRと同一であるか又はより短い。好ましくは、第1部分B1は分切片のない分切片省略区間(図10aの丸1)であり得る。変形例において、折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRとコア112の半径の10%とを合算した値よりも小さくなり得る。 In the electrode assembly 110, the height of the first portion B1 is relatively lower than the height of the third portion B2. In addition, the bend length H of the uncoated portion located at the innermost side in the third portion B2 is equal to or shorter than the radial length R of the first portion B1. Preferably, the first portion B1 may be a segment-omitted section (circle 1 in FIG. 10a) that does not have a segment. In a modified example, the bend length H may be smaller than the sum of the radial length R of the first portion B1 and 10% of the radius of the core 112.

したがって、第3部分B2が折り曲げられても、電極組立体110のコア112はその直径の90%以上が外側に開放される。コア112が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア112を通って溶接治具を挿入して負極(又は正極)側の集電体と電池ハウジング(又は端子)との溶接工程を容易に行うことができる。 Therefore, even if the third portion B2 is bent, 90% or more of the diameter of the core 112 of the electrode assembly 110 is open to the outside. If the core 112 is not blocked, the electrolyte injection process is not hindered, and the efficiency of the electrolyte injection is improved. In addition, a welding tool can be inserted through the core 112 to easily perform the welding process between the negative (or positive) side current collector and the battery housing (or terminal).

一変形形態において、第3部分B2の高さがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加する構造は、第2部分B3まで拡張され得る。この場合、無地部43aの高さは、第1部分B1と第3部分B2との境界から電極組立体110の最外側表面まで徐々に又は段階的に増加し得る。 In one modified embodiment, the structure in which the height of the third portion B2 increases gradually or in steps from the core side toward the outer periphery side can be extended to the second portion B3. In this case, the height of the uncoated portion 43a can increase gradually or in steps from the boundary between the first portion B1 and the third portion B2 to the outermost surface of the electrode assembly 110.

第2無地部43bは、第1無地部43aと同じ構造を有する。一変形形態において、第2無地部43bは、従来の電極構造や他の実施形態(変形形態)の電極構造を有してもよい。 The second uncoated portion 43b has the same structure as the first uncoated portion 43a. In one modified embodiment, the second uncoated portion 43b may have a conventional electrode structure or an electrode structure of another embodiment (modified embodiment).

第1無地部43a及び第2無地部43bの端部111は、電極組立体110の半径方向、例えば外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第1部分B1は実質的に折り曲げられない。 The ends 111 of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b can be bent in the radial direction of the electrode assembly 110, for example, from the outer periphery side to the core side. At this time, the first portion B1 is not substantially bent.

第3部分B2及び第2部分B3が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、折曲地点付近の無地部43a、43bが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間(間隙)を形成しない。 When the third part B2 and the second part B3 include multiple segments, the bending stress is alleviated, and the uncoated portions 43a, 43b near the bending points can be prevented from being torn or abnormally deformed. In addition, when the width and/or height and/or spacing pitch of the segments are adjusted within the numerical range of the above-mentioned embodiment, the segments are folded toward the core and overlap each other to an extent that sufficient welding strength can be ensured, and no open space (gap) is formed in the folded surface area.

図15は、本発明のさらに他の実施形態による電極組立体120をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。 Figure 15 is a cross-sectional view of an electrode assembly 120 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis (winding axis) direction.

図15を参照すると、電極組立体120は、図13の電極組立体100と比べて、第3部分B2の高さが徐々に又は段階的に増加してから減少するパターンを有する点のみで異なり、他の構成は略同一である。第3部分B2の高さが変化する半径区間は、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)として見なされ得る。この場合にも、分切片の高さ可変区間は、第3部分B2が折り曲げられながら形成される折曲表面領域Fに、分切片の積層数が10以上である積層数均一区間が上述した好ましい数値範囲で現れるように設計され得る。 Referring to FIG. 15, the electrode assembly 120 differs from the electrode assembly 100 of FIG. 13 only in that the height of the third portion B2 has a pattern in which it gradually or stepwise increases and then decreases, and the other configurations are substantially the same. The radius section in which the height of the third portion B2 varies can be considered as a height variable section of the segment (circle 2 in FIG. 10a). In this case, too, the height variable section of the segment can be designed so that a uniform stack number section in which the number of stacked segments of 10 or more of the segment appears in the above-mentioned preferred numerical range in the folded surface region F formed while the third portion B2 is folded.

このような第3部分B2の高さ変化は、第3部分B2に含まれた階段パターン(図6を参照)や分切片(図7a又は図8aを参照)の高さを調節することによって実現可能である。 Such a change in the height of the third portion B2 can be achieved by adjusting the height of the staircase pattern (see FIG. 6) or the segment (see FIG. 7a or FIG. 8a) included in the third portion B2.

電極組立体120において、第1部分B1の高さは、第3部分B2の高さよりも相対的に低い。また、第3部分B2において最内側に位置した無地部の折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRと同一であるか又はより短い。第1部分B1に対応する区間は、分切片のない分切片省略区間(図10aの丸1)に該当する。変形例において、折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRとコア102半径の10%とを合算した値よりも小さくなり得る。 In the electrode assembly 120, the height of the first portion B1 is relatively lower than the height of the third portion B2. In addition, the bend length H of the uncoated portion located at the innermost side in the third portion B2 is equal to or shorter than the radial length R of the first portion B1. The section corresponding to the first portion B1 corresponds to the segment-omitted section (circle 1 in FIG. 10a) that does not have a segment. In a modified example, the bend length H may be smaller than the sum of the radial length R of the first portion B1 and 10% of the radius of the core 102.

したがって、第3部分B2がコア側に向かって折り曲げられても、電極組立体120のコア122はその直径の90%以上の外側に開放される。コア122が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア122を通って溶接治具を挿入して負極(又は正極)側の集電体と電池ハウジング(又は端子)との溶接工程を容易に行うことができる。 Therefore, even if the third portion B2 is bent toward the core side, the core 122 of the electrode assembly 120 is open to the outside by more than 90% of its diameter. If the core 122 is not blocked, the electrolyte injection process is not hindered, and the efficiency of the electrolyte injection is improved. In addition, a welding tool can be inserted through the core 122 to easily perform the welding process between the negative (or positive) side current collector and the battery housing (or terminal).

また、第2部分B3の高さは、第3部分B2の高さよりも相対的に低く、好ましくは第2部分B3には分切片が形成されなくてもよい。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第2部分B3付近で押し付けられる過程で、ビーディング部と第2部分B3とが互いに接触しながら内部短絡を起こす現象を防止することができる。一変形例において、第2部分B3の高さは、外周側に向かって徐々に又は段階的に減少し得る。 The height of the second portion B3 is relatively lower than the height of the third portion B2, and preferably no dividing piece may be formed on the second portion B3. This can prevent the beading portion and the second portion B3 from coming into contact with each other and causing an internal short circuit when the beading portion of the battery housing is pressed against the second portion B3. In one modified example, the height of the second portion B3 may decrease gradually or in stages toward the outer periphery.

第2無地部43bは、第1無地部43aと同じ構造を有する。変形例において、第2無地部43bは、従来の電極構造や他の実施形態(変形形態)の電極構造を有してもよい。 The second uncoated portion 43b has the same structure as the first uncoated portion 43a. In a modified embodiment, the second uncoated portion 43b may have a conventional electrode structure or an electrode structure of another embodiment (modified form).

第1無地部43a及び第2無地部43bの端部121は、電極組立体120の外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第1部分B1及び第2部分B3は実質的に折り曲げられない。 The ends 121 of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b may be bent from the outer periphery side of the electrode assembly 120 to the core side. At this time, the first portion B1 and the second portion B3 are not substantially bent.

第3部分B2が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、無地部43a、43bが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間(間隙)を形成しない。 When the third portion B2 includes multiple segments, the bending stress is alleviated, thereby preventing the uncoated portions 43a, 43b from being torn or abnormally deformed. In addition, when the width and/or height and/or spacing pitch of the segments are adjusted within the numerical range of the above-mentioned embodiment, the segments are folded toward the core and overlap each other to an extent that sufficient welding strength is ensured, and no open space (gap) is formed in the folded surface area.

図16は、本発明のさらに他の実施形態による電極組立体130をY軸方向(巻取軸方向)に沿って切断した断面図である。 Figure 16 is a cross-sectional view of an electrode assembly 130 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis (winding axis) direction.

図16を参照すると、電極組立体130は、図15の電極組立体120と比べて、第2部分B3の高さが第2部分B3と第3部分B2との境界地点から電極組立体130の最外側表面に向かって徐々に又は段階的に減少するパターンを有する点で異なり、他の構成は略同一である。 Referring to FIG. 16, the electrode assembly 130 differs from the electrode assembly 120 of FIG. 15 in that the height of the second portion B3 decreases gradually or stepwise from the boundary between the second portion B3 and the third portion B2 toward the outermost surface of the electrode assembly 130, but the other configurations are substantially the same.

このような第2部分B3の高さ変化は、第3部分B2に含まれた階段パターン(図6を参照)を第2部分B3まで確張するとともに、パターンの高さを外周側に向かって徐々に又は段階的に減少させることによって実現可能である。また、他の変形例において、第2部分B3の高さ変化は、第3部分B2の分切片構造を第2部分B3まで確張するとともに、分切片の高さを外周側に向かって徐々に又は段階的に減少させることによって実現可能である。 Such a change in the height of the second portion B3 can be achieved by extending the staircase pattern (see FIG. 6) included in the third portion B2 to the second portion B3 and gradually or stepwise decreasing the height of the pattern toward the outer periphery. In another variation, the change in the height of the second portion B3 can be achieved by extending the segment structure of the third portion B2 to the second portion B3 and gradually or stepwise decreasing the height of the segment toward the outer periphery.

電極組立体130において、第1部分B1の高さは第3部分B2の高さよりも相対的に低い。また、第3部分B2において最内側に位置した無地部の折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRと同一であるか又はより短い。第1部分B1は分切片のない分切片省略区間(図10aの丸1)に該当する。変形例において、折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRとコア102半径の10%とを合算した値よりも小さくなり得る。 In the electrode assembly 130, the height of the first portion B1 is relatively lower than the height of the third portion B2. In addition, the bend length H of the uncoated portion located at the innermost side in the third portion B2 is equal to or shorter than the radial length R of the first portion B1. The first portion B1 corresponds to a segment-free section (circle 1 in FIG. 10a) that does not have a segment. In a modified example, the bend length H may be smaller than the sum of the radial length R of the first portion B1 and 10% of the radius of the core 102.

したがって、第3部分B2がコア側に向かって折り曲げられても、電極組立体130のコア132はその直径の90%以上が外側に開放される。コア132が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア132を通って溶接治具を挿入して負極(又は正極)側の集電体と電池ハウジング(又は端子)との溶接工程を容易に行うことができる。 Therefore, even if the third portion B2 is bent toward the core side, 90% or more of the diameter of the core 132 of the electrode assembly 130 is open to the outside. If the core 132 is not blocked, the electrolyte injection process is not hindered, and the efficiency of the electrolyte injection is improved. In addition, a welding tool can be inserted through the core 132 to easily perform the welding process between the negative (or positive) side current collector and the battery housing (or terminal).

第2無地部43bは、第1無地部43aと同じ構造を有する。一変形形態において、第2無地部43bは、従来の電極構造や他の実施形態(変形形態)の電極構造を有してもよい。 The second uncoated portion 43b has the same structure as the first uncoated portion 43a. In one modified embodiment, the second uncoated portion 43b may have a conventional electrode structure or an electrode structure of another embodiment (modified embodiment).

第1無地部43a及び第2無地部43bの端部131は、電極組立体130の外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第1部分B1は実質的に折り曲げられない。 The ends 131 of the first uncoated portion 43a and the second uncoated portion 43b may be bent from the outer periphery side of the electrode assembly 130 toward the core side. At this time, the first portion B1 is not substantially bent.

第3部分B2及び第2部分B3が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、折曲地点付近の無地部43a、43bが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間(間隙)を形成しない。 When the third part B2 and the second part B3 include multiple segments, the bending stress is alleviated, and the uncoated portions 43a, 43b near the bending points can be prevented from being torn or abnormally deformed. In addition, when the width and/or height and/or spacing pitch of the segments are adjusted within the numerical range of the above-mentioned embodiment, the segments are folded toward the core and overlap each other to an extent that sufficient welding strength can be ensured, and no open space (gap) is formed in the folded surface area.

一方、上述した実施形態(変形形態)において、第1無地部43a及び第2無地部43bの端部はコア側から外周側に折り曲げられ得る。この場合、第2部分B3は分切片のない分切片省略区間(図10aの丸1)として設計され、外周側に折り曲げられないことが好ましい。また、第2部分B3の半径方向の幅は、第3部分B2の最外側無地部(又は分切片)が折り曲げられる長さと同一であるか又はより大きくなり得る。これにより、第3部分B2の最外側無地部(又は分切片)が外周側に折り曲げられるとき、折曲部位の端部が電極組立体の外周面を越えて電池ハウジングの内面に向かって突出することがない。また、分切片構造の変化パターンは、上述した実施形態(変形形態)と反対になってもよい。例えば、分切片の高さは、コア側から外周側に向かって段階的に又は徐々に増加し得る。すなわち、電極組立体の外周側からコア側へと分切片省略区間(図10aの丸1)、分切片の高さ可変区間(図10aの丸2)及び分切片の高さ均一区間(図10aの丸3)を順に配置することで、折曲表面領域に分切片の積層数が10以上である積層数均一区間が好ましい数値範囲で現れるようにしてもよい。 Meanwhile, in the above-mentioned embodiment (variant), the ends of the first and second plain portions 43a and 43b may be folded from the core side to the outer periphery. In this case, it is preferable that the second portion B3 is designed as a section without a plain portion (circle 1 in FIG. 10a) without a plain portion and is not folded to the outer periphery. Also, the radial width of the second portion B3 may be the same as or greater than the length to which the outermost plain portion (or the plain portion) of the third portion B2 is folded. As a result, when the outermost plain portion (or the plain portion) of the third portion B2 is folded to the outer periphery, the end of the folded portion does not protrude beyond the outer periphery of the electrode assembly toward the inner surface of the battery housing. Also, the change pattern of the plain portion structure may be opposite to that of the above-mentioned embodiment (variant). For example, the height of the plain portion may increase stepwise or gradually from the core side to the outer periphery. That is, by arranging a segment-free section (circle 1 in FIG. 10a), a segment-height variable section (circle 2 in FIG. 10a), and a segment-height uniform section (circle 3 in FIG. 10a) in that order from the outer periphery side to the core side of the electrode assembly, a uniform-number-of-layers section with 10 or more segment-layers may appear in a preferred numerical range in the folded surface region.

本発明の実施形態による多様な電極組立体の構造は、円筒形バッテリーに適用可能である。 The various electrode assembly structures according to embodiments of the present invention can be applied to cylindrical batteries.

好ましくは、円筒形バッテリーは、例えばフォームファクタの比(円筒型バッテリーの直径を高さで除した値、すなわち高さ(H)対比直径(Φ)の比で定義される)が約0.4よりも大きい円筒形バッテリーであり得る。ここで、フォームファクタ(form factor)とは、円筒形バッテリーの直径及び高さを示す値を意味する。 Preferably, the cylindrical battery may be, for example, a cylindrical battery having a form factor ratio (defined as the diameter divided by the height of the cylindrical battery, i.e., the ratio of height (H) to diameter (Φ)) of greater than about 0.4. Here, form factor refers to a value that indicates the diameter and height of a cylindrical battery.

好ましくは、円筒形バッテリーの直径は40mm~50mmであり得、高さは60mm~130mmであり得る。一実施形態による円筒形バッテリーのフォームファクタは、例えば46110、4875、48110、4880又は4680であり得る。フォームファクタを示す数値において、前方の二桁はバッテリーの直径を示し、残り数字はバッテリーの高さを示す。 Preferably, the diameter of the cylindrical battery may be between 40mm and 50mm, and the height may be between 60mm and 130mm. The form factor of a cylindrical battery in one embodiment may be, for example, 46110, 4875, 48110, 4880, or 4680. In the form factor number, the first two digits indicate the diameter of the battery, and the remaining digits indicate the height of the battery.

フォームファクタの比が0.4を超過する円筒形バッテリーにタブレス構造を有する電極組立体を適用する場合、無地部の折り曲げ時に半径方向に加えられる応力が大きく、無地部が破れ易い。また、無地部の折曲表面領域に集電体を溶接するとき、溶接強度を十分に確保して抵抗を下げるためには、折曲表面領域での無地部の積層数を十分に増加させなければならない。このような要求条件は、本発明の実施形態(変形形態)による電極と電極組立体によって達成可能である。 When an electrode assembly having a tabless structure is applied to a cylindrical battery with a form factor ratio exceeding 0.4, the stress applied in the radial direction when bending the plain part is large, and the plain part is easily torn. Also, when welding a current collector to the bent surface area of the plain part, in order to ensure sufficient welding strength and reduce resistance, the number of layers of the plain part in the bent surface area must be sufficiently increased. These requirements can be achieved by the electrode and electrode assembly according to an embodiment (variant) of the present invention.

本発明の一実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約46mmであり、高さが約110mmであり、フォームファクタの比が0.418である円筒形バッテリーであり得る。 The battery according to one embodiment of the present invention may be a cylindrical battery having a generally cylindrical shape with a diameter of about 46 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of 0.418.

他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約48mmであり、高さが約75mmであり、フォームファクタの比が0.640である円筒形バッテリーであり得る。 In another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 48 mm, a height of about 75 mm, and a form factor ratio of 0.640.

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約48mmであり、高さが約110mmであり、フォームファクタの比が0.436である円筒形バッテリーであり得る。 In yet another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 48 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of 0.436.

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約48mmであり、高さが約80mmであり、フォームファクタの比が0.600である円筒形バッテリーであり得る。 In yet another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 48 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of 0.600.

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約46mmであり、高さが約80mmであり、フォームファクタの比が0.575である円筒形バッテリーであり得る。 In yet another embodiment, the battery may be a generally cylindrical battery having a diameter of about 46 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of 0.575.

従来、フォームファクタの比が約0.4以下であるバッテリーが用いられている。すなわち、従来は、例えば1865バッテリー、2170バッテリーなどが用いられている。1865バッテリーの場合、その直径が約18mmであり、高さが約65mmであり、フォームファクタの比が0.277である。2170バッテリーの場合、直径が約21mmであり、高さが約70mmであり、フォームファクタの比が0.300である。 Conventionally, batteries with a form factor ratio of approximately 0.4 or less have been used. That is, conventionally, for example, 1865 batteries, 2170 batteries, etc. have been used. In the case of an 1865 battery, its diameter is approximately 18 mm, its height is approximately 65 mm, and its form factor ratio is 0.277. In the case of a 2170 battery, its diameter is approximately 21 mm, its height is approximately 70 mm, and its form factor ratio is 0.300.

以下、本発明の一実施形態による円筒形バッテリーについて詳しく説明する。 The cylindrical battery according to one embodiment of the present invention is described in detail below.

図17は、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー140をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 17 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 140 according to one embodiment of the present invention cut along the Y-axis direction.

図17を参照すると、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー140は、第1電極、分離膜及び第2電極を含む電極組立体141、電極組立体141を収納する電池ハウジング142、及び電池ハウジング142の開放端を密封する密封体143を含む。 Referring to FIG. 17, a cylindrical battery 140 according to one embodiment of the present invention includes an electrode assembly 141 including a first electrode, a separator, and a second electrode, a battery housing 142 that houses the electrode assembly 141, and a seal 143 that seals the open end of the battery housing 142.

電池ハウジング142は、上方に開口部が形成された円筒形の容器である。電池ハウジング142は、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼のような導電性を有する金属材料からなる。電池ハウジング142の表面にはニッケルコーティング層が形成され得る。電池ハウジング142は、上端開口部を通って内側空間に電極組立体141を収容し、電解質も一緒に収容する。 The battery housing 142 is a cylindrical container with an opening at the top. The battery housing 142 is made of a conductive metal material such as aluminum, steel, or stainless steel. A nickel coating layer may be formed on the surface of the battery housing 142. The battery housing 142 accommodates the electrode assembly 141 in the inner space through the top opening, and also accommodates the electrolyte.

電解質は、Aのような構造の塩であり得る。ここで、Aは、Li、Na、Kのようなアルカリ金属陽イオン、又はこれらの組み合わせからなるイオンを含む。そして、Bは、F、Cl、Br、I、NO 、N(CN) 、BF 、ClO 、AlO 、AlCl 、PF 、SbF 、AsF 、BF 、BC 、(CFPF 、(CFPF 、(CFPF 、(CFPF、(CF、CFSO 、CSO 、CFCFSO 、(CFSO、(FSO、CFCF(CFCO、(CFSOCH、(SF、(CFSO、CF(CFSO 、CFCO 、CHCO 、SCN及び(CFCFSOからなる群より選択されたいずれか一つ以上の陰イオンを含む。 The electrolyte can be a salt of the structure A + B , where A + includes ions of an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + , or combinations thereof. And B is F , Cl , Br , I , NO 3 , N(CN) 2 , BF 4 , ClO 4 , AlO 4 , AlCl 4 , PF 6 , SbF 6 , AsF 6 , BF 2 C 2 O 4 - , BC 4 O 8 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , C 4 F 9 SO 3 , CF The compound contains one or more anions selected from the group consisting of CF3CF2SO3- , (CF3SO2) 2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2 ( CF3 ) 2CO- , ( CF3SO2 ) 2CH- , ( SF5 ) 3C- , ( CF3SO2 ) 3C- , CF3 ( CF2 ) 7SO3- , CF3CO2- , CH3CO2- , SCN- , and ( CF3CF2SO2 ) 2N- .

また、電解質は、有機溶媒に溶解させて使用し得る。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ-ブチロラクトン又はこれらの混合物が使用され得る。 The electrolyte may also be used by dissolving it in an organic solvent. Examples of the organic solvent that may be used include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone, and mixtures thereof.

電極組立体141は、ゼリーロール(jelly-roll)構造を有し得るが、本発明はこれに限定されるものではない。電極組立体141は、図2に示したように、下部分離膜、第1電極、上部分離膜及び第2電極を順に少なくとも1回積層して形成された積層体を、巻取軸Cを基準にして巻き取ることで製造され得る。 The electrode assembly 141 may have a jelly-roll structure, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 2, the electrode assembly 141 may be manufactured by winding a laminate formed by stacking a lower separator, a first electrode, an upper separator, and a second electrode in sequence at least once, around a winding shaft C.

第1電極と第2電極とは極性が異なる。すなわち、一方が正の極性を有すれば、他方は負の極性を有する。第1電極及び第2電極の少なくとも一つは、上述した実施形態(変形形態)による電極構造を有し得る。また、第1電極及び第2電極の他方は、従来の電極構造又は実施形態(変形形態)による電極構造を有し得る。電極組立体141に含まれる電極対(pair)は一つに限定されず、二つ以上であり得る。 The first electrode and the second electrode have different polarities. That is, if one has a positive polarity, the other has a negative polarity. At least one of the first electrode and the second electrode may have an electrode structure according to the above-mentioned embodiment (variant form). Also, the other of the first electrode and the second electrode may have a conventional electrode structure or an electrode structure according to the embodiment (variant form). The number of electrode pairs included in the electrode assembly 141 is not limited to one, and may be two or more.

電極組立体141の上部と下部からは、それぞれ第1電極の第1無地部146aと第2電極の第2無地部146bが突出する。第1電極は第1実施形態(変形形態)の電極構造を有する。したがって、第1無地部146aは、第2部分B3の高さが他の部分の無地部の高くよりも低い。第2部分B3は電池ハウジング142の内周面、特にビーディング部147と所定の間隔だけ離隔している。したがって、第1電極の第2部分B3が第2電極と電気的に接続された電池ハウジング142と接触しないため、円筒形バッテリー140の内部短絡が防止される。 The first uncoated portion 146a of the first electrode and the second uncoated portion 146b of the second electrode protrude from the upper and lower portions of the electrode assembly 141, respectively. The first electrode has the electrode structure of the first embodiment (variant form). Therefore, the height of the second portion B3 of the first uncoated portion 146a is lower than the height of the uncoated portions of the other portions. The second portion B3 is spaced a predetermined distance from the inner circumferential surface of the battery housing 142, particularly the beading portion 147. Therefore, since the second portion B3 of the first electrode does not contact the battery housing 142 electrically connected to the second electrode, an internal short circuit of the cylindrical battery 140 is prevented.

第2電極の第2無地部146bは、第1無地部146aと同じ構造を有し得る。他の変形形態において、第2無地部146bは、実施形態(変形形態)による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。 The second uncoated portion 146b of the second electrode may have the same structure as the first uncoated portion 146a. In other variants, the second uncoated portion 146b may selectively have the structure of the uncoated portion of the electrode according to the embodiment (variant).

密封体143は、プレート形状を有するキャップ143a、キャップ143aと電池ハウジング142との間に気密性を提供し、絶縁性を有する第1ガスケット143b、及び前記キャップ143aと電気的に且つ機械的に結合された連結プレート143cを含み得る。 The sealing body 143 may include a cap 143a having a plate shape, a first gasket 143b having insulating properties and providing airtightness between the cap 143a and the battery housing 142, and a connecting plate 143c electrically and mechanically connected to the cap 143a.

キャップ143aは、導電性を有する金属材料からなる部品であり、電池ハウジング142の上端開口部を覆う。キャップ143aは、第1電極の第1無地部146aと電気的に接続され、電池ハウジング142とは第1ガスケット143bを通じて電気的に絶縁される。したがって、キャップ143aは、円筒形バッテリー140の第1電極端子(例えば、正極)として機能することができる。 The cap 143a is a part made of a conductive metal material and covers the upper opening of the battery housing 142. The cap 143a is electrically connected to the first uncoated portion 146a of the first electrode and is electrically insulated from the battery housing 142 through the first gasket 143b. Therefore, the cap 143a can function as the first electrode terminal (e.g., the positive electrode) of the cylindrical battery 140.

キャップ143aは、電池ハウジング142に形成されたビーディング部147上に載置され、クリンピング(crimping)部148によって固定される。キャップ143aとクリンピング部148との間には、電池ハウジング142の気密性の確保及び電池ハウジング142とキャップ143aとの間の電気的絶縁のため、第1ガスケット143bが介在され得る。キャップ143aは、その中心部から上方に突出して形成された突出部143dを備え得る。 The cap 143a is placed on a beading portion 147 formed on the battery housing 142 and fixed by a crimping portion 148. A first gasket 143b may be interposed between the cap 143a and the crimping portion 148 to ensure airtightness of the battery housing 142 and to provide electrical insulation between the battery housing 142 and the cap 143a. The cap 143a may have a protrusion 143d formed to protrude upward from its center.

電池ハウジング142は、第2電極の第2無地部146bと電気的に接続される。したがって、電池ハウジング142は第2電極と同じ極性を有する。もし、第2電極が負の極性を有すれば、電池ハウジング142も負の極性を有する。 The battery housing 142 is electrically connected to the second uncoated portion 146b of the second electrode. Thus, the battery housing 142 has the same polarity as the second electrode. If the second electrode has a negative polarity, the battery housing 142 also has a negative polarity.

電池ハウジング142は、上端にビーディング部147及びクリンピング部148を備える。ビーディング部147は、電池ハウジング142の外周面の周りを押し込んで形成する。ビーディング部147は、電池ハウジング142の内部に収容された電極組立体141が電池ハウジング142の上端開口部から抜け出ないようにし、密封体143が載置される支持部として機能することができる。 The battery housing 142 has a beading portion 147 and a crimping portion 148 at the upper end. The beading portion 147 is formed by pressing in around the outer periphery of the battery housing 142. The beading portion 147 prevents the electrode assembly 141 housed inside the battery housing 142 from slipping out of the upper end opening of the battery housing 142, and can function as a support portion on which the sealing body 143 is placed.

ビーディング部147の内周面は、第1電極の第2部分B3と所定の間隔だけ離隔している。より具体的には、ビーディング部147の内周面の下端が、第1電極の第2部分B3と所定の間隔だけ離隔している。また、第2部分B3は高さが低いため、ビーディング部147を形成するため電池ハウジング142を外側から押し込むときにも、実質的に影響を受けない。したがって、第2部分B3がビーディング部147などの他の構成要素によって圧迫されることがなく、これにより電極組立体141の部分的変形の発生が防止され、円筒形バッテリー140の内部短絡を防止することができる。 The inner circumferential surface of the beading portion 147 is spaced apart from the second portion B3 of the first electrode by a predetermined distance. More specifically, the lower end of the inner circumferential surface of the beading portion 147 is spaced apart from the second portion B3 of the first electrode by a predetermined distance. In addition, since the second portion B3 has a low height, it is not substantially affected when the battery housing 142 is pressed from the outside to form the beading portion 147. Therefore, the second portion B3 is not compressed by other components such as the beading portion 147, thereby preventing partial deformation of the electrode assembly 141 and preventing an internal short circuit of the cylindrical battery 140.

好ましくは、ビーディング部147の押し込み深さをD1とし、電池ハウジング142の内周面から第2部分B3と第3部分B2との境界地点までの半径方向の長さをD2とすると、関係式「D1≦D2」が満たされ得る。この場合、ビーディング部147を形成するため電池ハウジング142を押し込むとき、第2部分B3の損傷が実質的に防止される。 Preferably, if the pressing depth of the beading portion 147 is D1 and the radial length from the inner peripheral surface of the battery housing 142 to the boundary point between the second portion B3 and the third portion B2 is D2, the relational expression "D1≦D2" can be satisfied. In this case, when the battery housing 142 is pressed in to form the beading portion 147, damage to the second portion B3 is substantially prevented.

クリンピング部148は、ビーディング部147の上部に形成される。クリンピング部148は、ビーディング部147上に配置されるキャップ143aの外周面、そしてキャップ143aの上面の一部を包むように延びて折り曲げられた形態を有する。 The crimping portion 148 is formed on the upper portion of the beading portion 147. The crimping portion 148 is extended and folded to enclose the outer circumferential surface of the cap 143a placed on the beading portion 147 and a part of the upper surface of the cap 143a.

円筒形バッテリー140は、第1集電体144及び/又は第2集電体145及び/又は絶縁体146をさらに含み得る。 The cylindrical battery 140 may further include a first current collector 144 and/or a second current collector 145 and/or an insulator 146.

第1集電体144は、電極組立体141の上部に結合される。第1集電体144は、アルミニウム、銅、鋼鉄、ニッケルなどのような導電性を有する金属材料からなり、第1電極の第1無地部146aと電気的に接続される。電気的接続は溶接を通じて行われ得る。第1集電体144にはリード149が連結され得る。リード149は、電極組立体141の上方に延びて連結プレート143cに結合されるか、又は、キャップ143aの下面に直接結合され得る。リード149と他の部品との結合は溶接を通じて行われ得る。 The first current collector 144 is coupled to the top of the electrode assembly 141. The first current collector 144 is made of a conductive metal material such as aluminum, copper, steel, nickel, etc., and is electrically connected to the first uncoated portion 146a of the first electrode. The electrical connection may be made through welding. A lead 149 may be connected to the first current collector 144. The lead 149 may extend above the electrode assembly 141 and be coupled to the connection plate 143c, or may be directly coupled to the underside of the cap 143a. The lead 149 may be coupled to other components through welding.

好ましくは、第1集電体144は、リード149と一体的に形成され得る。この場合、リード149は、第1集電体144の中心部付近から外側に延びた長いプレート形状を有し得る。 Preferably, the first current collector 144 may be formed integrally with the lead 149. In this case, the lead 149 may have a long plate shape extending outward from near the center of the first current collector 144.

第1集電体144は、その下面に放射状に形成された複数の凹凸(図示せず)を備え得る。放射状の凹凸が備えられている場合、第1集電体144を押し付けて凹凸に第1電極の第1無地部146aを押し込み得る。 The first current collector 144 may have a plurality of projections and recesses (not shown) formed radially on its underside. If radial projections and recesses are provided, the first current collector 144 may be pressed against the projections to press the first uncoated portion 146a of the first electrode into the projections and recesses.

第1集電体144は、第1無地部146aの端部に結合される。第1無地部146aと第1集電体144との結合は、例えばレーザー溶接によって行われ得る。レーザー溶接は、第1集電体144の母材を部分的に溶融させる方式で行われ得る。変形例において、第1集電体144と第1無地部146aとの溶接は、はんだを介在させた状態で行われ得る。この場合、はんだは、第1集電体144及び第1無地部146aと比べて低い融点を有し得る。レーザー溶接は、抵抗溶接、超音波溶接、スポット溶接などで代替可能である。 The first current collector 144 is connected to an end of the first uncoated portion 146a. The connection between the first uncoated portion 146a and the first current collector 144 may be performed, for example, by laser welding. Laser welding may be performed by partially melting the base material of the first current collector 144. In a modified example, the welding between the first current collector 144 and the first uncoated portion 146a may be performed with solder interposed. In this case, the solder may have a lower melting point than the first current collector 144 and the first uncoated portion 146a. Laser welding may be replaced by resistance welding, ultrasonic welding, spot welding, etc.

電極組立体141の下面には第2集電体145が結合され得る。第2集電体145の一面は第2無地部146bと溶接によって結合され、他面は電池ハウジング142の内側底面上に溶接によって結合され得る。第2集電体145と第2無地部146bとの結合構造は、第1集電体144と第1無地部146aとの結合構造と実質的に同一であり得る。 A second current collector 145 may be attached to the bottom surface of the electrode assembly 141. One side of the second current collector 145 may be attached to the second uncoated portion 146b by welding, and the other side may be attached to the inner bottom surface of the battery housing 142 by welding. The attachment structure between the second current collector 145 and the second uncoated portion 146b may be substantially the same as the attachment structure between the first current collector 144 and the first uncoated portion 146a.

無地部146a、146bは、図示された構造のみに限定されない。したがって、無地部146a、146bは、従来の無地部の構造だけでなく、実施形態(変形形態)による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。 The uncoated portions 146a, 146b are not limited to the structure shown in the figure. Therefore, the uncoated portions 146a, 146b may selectively have not only the structure of a conventional uncoated portion, but also the structure of the uncoated portion of the electrode according to the embodiment (variant form).

絶縁体146は、第1集電体144を覆い得る。絶縁体146は、第1集電体144の上面で第1集電体144を覆うことで、第1集電体144と電池ハウジング142の内周面との間の直接接触を防止することができる。 The insulator 146 can cover the first current collector 144. By covering the first current collector 144 with the upper surface of the first current collector 144, the insulator 146 can prevent direct contact between the first current collector 144 and the inner surface of the battery housing 142.

絶縁体146は、第1集電体144から上方に延在するリード149が引き出されるように、リード孔151を備える。リード149は、リード孔151を通って上方に引き出され、連結プレート143cの下面又はキャップ143aの下面に結合される。 The insulator 146 has a lead hole 151 so that the lead 149 extending upward from the first collector 144 can be pulled out. The lead 149 is pulled out upward through the lead hole 151 and is coupled to the lower surface of the connecting plate 143c or the lower surface of the cap 143a.

絶縁体146の周縁領域は、第1集電体144とビーディング部147との間に介在され、電極組立体141と第1集電体144との結合体を固定し得る。これにより、電極組立体141と第1集電体144との結合体は、円筒形バッテリー140の巻取軸方向(Y軸方向)の移動が制限され、円筒形バッテリー140の組立安定性を向上させることができる。 The peripheral region of the insulator 146 may be interposed between the first current collector 144 and the beading portion 147 to fix the combination of the electrode assembly 141 and the first current collector 144. This limits the movement of the combination of the electrode assembly 141 and the first current collector 144 in the winding axis direction (Y-axis direction) of the cylindrical battery 140, thereby improving the assembly stability of the cylindrical battery 140.

絶縁体146は、絶縁性のある高分子樹脂からなり得る。一例として、絶縁体146は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド又はポリブチレンテレフタレートからなり得る。 The insulator 146 may be made of an insulating polymer resin. As an example, the insulator 146 may be made of polyethylene, polypropylene, polyimide, or polybutylene terephthalate.

電池ハウジング142は、その下面に形成されたベント部152をさらに備え得る。ベント部152は、電池ハウジング142の下面において周辺領域と比べてより薄い厚さを有する領域に該当する。ベント部152は、周辺領域と比べて構造的に脆弱である。したがって、円筒形バッテリー140に異常が発生して内圧が一定水準以上に増加すれば、ベント部152が破裂して電池ハウジング142の内部に発生したガスが外側に排出され得る。ベント部152が破裂する内圧は、約15kgf/cm~35kgf/cmであり得る。 The battery housing 142 may further include a vent portion 152 formed on the lower surface thereof. The vent portion 152 corresponds to a region on the lower surface of the battery housing 142 that is thinner than the surrounding region. The vent portion 152 is structurally weaker than the surrounding region. Therefore, if an abnormality occurs in the cylindrical battery 140 and the internal pressure increases above a certain level, the vent portion 152 may burst, allowing gas generated inside the battery housing 142 to be discharged to the outside. The internal pressure at which the vent portion 152 bursts may be about 15 kgf/ cm2 to 35 kgf/ cm2 .

ベント部152は、電池ハウジング142の下面に円を描きながら連続的に又は不連続的に形成され得る。変形例として、ベント部152は、直線パターン又はその外の他のパターンで形成され得る。 The vent portion 152 may be formed in a continuous or discontinuous circular pattern on the underside of the battery housing 142. Alternatively, the vent portion 152 may be formed in a linear pattern or other patterns.

図18は、本発明の他の実施形態による円筒形バッテリー150をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 18 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 150 according to another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図18を参照すると、円筒形バッテリー150は、図17の円筒形バッテリー140と比べて、第1電極の第1無地部146aに第2実施形態(変形形態)の電極構造が採用された点を除き、他の構成は略同一である。 Referring to FIG. 18, the cylindrical battery 150 is substantially the same as the cylindrical battery 140 of FIG. 17 except that the electrode structure of the second embodiment (variant) is adopted for the first uncoated portion 146a of the first electrode.

図18を参照すると、第1電極の第1無地部146aは、第2部分B3の高さが電池ハウジング142の内周面に向かって徐々に又は段階的に低くなる形態であり得る。好ましくは、第2部分B3の最上端を連結した仮想の線は、ビーディング部147の内周面と同一又は類似の形状を有し得る。 Referring to FIG. 18, the first uncoated portion 146a of the first electrode may have a shape in which the height of the second portion B3 decreases gradually or in steps toward the inner peripheral surface of the battery housing 142. Preferably, an imaginary line connecting the uppermost ends of the second portion B3 may have the same or similar shape as the inner peripheral surface of the beading portion 147.

第2部分B3は、傾斜面を形成している。したがって、ビーディング部147を形成するため電池ハウジング142を押し込むとき、第2部分B3がビーディング部147によって圧迫されて損傷されることを防止することができる。また、第2部分B3が反対極性の電池ハウジング142と接触して内部短絡を起こす現象を抑制することができる。 The second part B3 forms an inclined surface. Therefore, when the battery housing 142 is pushed in to form the beading portion 147, the second part B3 can be prevented from being compressed and damaged by the beading portion 147. In addition, the phenomenon in which the second part B3 comes into contact with the battery housing 142 of the opposite polarity and causes an internal short circuit can be suppressed.

円筒形バッテリー150のその他の構成は、上述した実施形態(変形形態)と実質的に同一である。 The rest of the configuration of the cylindrical battery 150 is substantially the same as the embodiment (variant) described above.

無地部146a、146bは、図示された構造のみに限定されない。したがって、無地部146a、146bは、従来の無地部の構造だけでなく、実施形態(変形形態)による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。 The uncoated portions 146a, 146b are not limited to the structure shown in the figure. Therefore, the uncoated portions 146a, 146b may selectively have not only the structure of a conventional uncoated portion, but also the structure of the uncoated portion of the electrode according to the embodiment (variant form).

図19は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー160をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 19 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 160 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図19を参照すると、円筒形バッテリー160は、上述した円筒形バッテリー140、150と比べて、第1集電体144に連結されたリード149が絶縁体146のリード孔151を通って密封体143のキャップ143aに直接連結され、絶縁体146及び第1集電体144がキャップ143aの下面に密着した構造を有する点を除き、他の構成は略同一である。 Referring to FIG. 19, the cylindrical battery 160 is substantially the same as the cylindrical batteries 140 and 150 described above, except that the lead 149 connected to the first collector 144 is directly connected to the cap 143a of the sealed body 143 through the lead hole 151 of the insulator 146, and the insulator 146 and the first collector 144 are in close contact with the underside of the cap 143a.

円筒形バッテリー160において、第1集電体144の直径及び第3部分B2の最外側直径は電池ハウジング142の最小内径よりも小さい。また、第1集電体144の直径は、第3部分B2の最外側直径と同一であるか又はより大きくなり得る。 In the cylindrical battery 160, the diameter of the first current collector 144 and the outermost diameter of the third portion B2 are smaller than the smallest inner diameter of the battery housing 142. Also, the diameter of the first current collector 144 can be the same as or larger than the outermost diameter of the third portion B2.

具体的には、電池ハウジング142の最小内径は、ビーディング部147が形成された位置における電池ハウジング142の内径に該当し得る。このとき、第1集電体144及び第3部分B2の最外側直径は、ビーディング部147が形成された位置における電池ハウジング142の内径よりも小さい。また、第1集電体144の直径は、第3部分B2の最外側直径と同一であるか又はより大きくなり得る。絶縁体146の周縁領域は、下部に折り曲げられた状態で第2部分B3とビーディング部147との間に介在され、電極組立体141及び第1集電体144の結合体を固定可能である。 Specifically, the minimum inner diameter of the battery housing 142 may correspond to the inner diameter of the battery housing 142 at the position where the beading portion 147 is formed. In this case, the outermost diameter of the first current collector 144 and the third portion B2 is smaller than the inner diameter of the battery housing 142 at the position where the beading portion 147 is formed. In addition, the diameter of the first current collector 144 may be the same as or larger than the outermost diameter of the third portion B2. The peripheral region of the insulator 146 is bent downward and interposed between the second portion B3 and the beading portion 147, and the combination of the electrode assembly 141 and the first current collector 144 can be fixed.

好ましくは、絶縁体146は、第2部分B3を覆う部分、及び第1集電体144を覆う部分を含み、これら二つの部分を連結する部分はビーディング部147の屈曲形状に対応して一緒に屈曲した形態を有し得る。絶縁体146は、第2部分B3とビーディング部147の内周面とを絶縁させると同時に、第1集電体144とビーディング部147の内周面とを絶縁させることができる。 Preferably, the insulator 146 includes a portion covering the second portion B3 and a portion covering the first collector 144, and the portion connecting these two portions may have a shape that is bent together in accordance with the bent shape of the beading portion 147. The insulator 146 can insulate the second portion B3 from the inner circumferential surface of the beading portion 147, and at the same time, can insulate the first collector 144 from the inner circumferential surface of the beading portion 147.

第1集電体144は、ビーディング部147の下端よりもさらに高く位置し得、第1部分B1及び第3部分B2に結合され得る。このとき、ビーディング部147の押し込み深さD1は、電池ハウジング142の内周面から第2部分B3と第3部分B2との境界までの距離D2よりも小さいか又は同一である。したがって、第1部分B1及び第3部分B2、そしてこれらに結合された第1集電体144は、ビーディング部147の下端よりも高く位置し得る。ビーディング部147の下端とは、電池ハウジング142において電極組立体141が収容された部分とビーディング部147との間の折曲地点Bを意味する。 The first current collector 144 may be located higher than the lower end of the beading portion 147 and may be coupled to the first part B1 and the third part B2. In this case, the pressing depth D1 of the beading portion 147 is smaller than or equal to the distance D2 from the inner peripheral surface of the battery housing 142 to the boundary between the second part B3 and the third part B2. Therefore, the first part B1 and the third part B2, and the first current collector 144 coupled thereto, may be located higher than the lower end of the beading portion 147. The lower end of the beading portion 147 refers to the bending point B between the part of the battery housing 142 in which the electrode assembly 141 is accommodated and the beading portion 147.

第1部分B1及び第3部分B2がビーディング部147の半径方向の内側空間を占めるため、電極組立体141とキャップ143aとの間の空いた空間は最小化される。また、電極組立体141とキャップ143aとの間の空いた空間に位置していた連結プレート143cは省略されている。したがって、第1集電体144のリード149は、キャップ143aの下面と直接結合可能である。このような構造によれば、バッテリー内の空いた空間が減少し、減少した空いた空間だけエネルギー密度を極大化することができる。 Since the first part B1 and the third part B2 occupy the radial inner space of the beading portion 147, the empty space between the electrode assembly 141 and the cap 143a is minimized. In addition, the connecting plate 143c that was located in the empty space between the electrode assembly 141 and the cap 143a is omitted. Therefore, the lead 149 of the first collector 144 can be directly connected to the lower surface of the cap 143a. With this structure, the empty space inside the battery is reduced, and the energy density can be maximized by the reduced empty space.

円筒形バッテリー160において、第1集電体144及び第2集電体145は、上述した実施形態と同様に、第1無地部146a及び第2無地部146bの端部にそれぞれ溶接され得る。 In the cylindrical battery 160, the first current collector 144 and the second current collector 145 can be welded to the ends of the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b, respectively, as in the above-described embodiment.

無地部146a、146bは、図示された構造のみに限定されない。したがって、無地部146a、146bは、従来の無地部の構造だけでなく、実施形態(変形形態)による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。 The uncoated portions 146a, 146b are not limited to the structure shown in the figure. Therefore, the uncoated portions 146a, 146b may selectively have not only the structure of a conventional uncoated portion, but also the structure of the uncoated portion of the electrode according to the embodiment (variant form).

図20は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー170をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 20 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 170 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図20を参照すると、円筒形バッテリー170は、図17に示した円筒形バッテリー140と比べて、電極組立体の構造は実質的に同一であり、電極組立体を除いた他の構造が変更された点で相違する。 Referring to FIG. 20, the cylindrical battery 170 differs from the cylindrical battery 140 shown in FIG. 17 in that the electrode assembly structure is substantially the same, but other structures except for the electrode assembly have been changed.

具体的には、円筒形バッテリー170は、端子172が貫設された電池ハウジング171を含む。端子172は、電池ハウジング171の閉鎖面(図面において上面)に形成された貫通孔を通って取り付けられる。端子172は、絶縁性物質からなる第2ガスケット173が介在された状態で電池ハウジング171の貫通孔にリベット締め(reveting)される。端子172は、重力方向の反対方向に向かって外側に露出する。 Specifically, the cylindrical battery 170 includes a battery housing 171 through which a terminal 172 is inserted. The terminal 172 is attached through a through hole formed on the closed surface (top surface in the drawing) of the battery housing 171. The terminal 172 is riveted into the through hole of the battery housing 171 with a second gasket 173 made of an insulating material interposed therebetween. The terminal 172 is exposed to the outside in the direction opposite to the direction of gravity.

端子172は、端子露出部172a及び端子挿入部172bを含む。端子露出部172aは、電池ハウジング171の閉鎖面の外側に露出する。端子露出部172aは、電池ハウジング171の閉鎖面の略中心部に位置し得る。端子露出部172aの最大直径は、電池ハウジング171に形成された貫通孔の最大直径よりもさらに大きく形成され得る。端子挿入部172bは、電池ハウジング171の閉鎖面の略中心部を貫通して第1電極の第1無地部146aと電気的に接続され得る。端子挿入部172bの底部の周縁は、電池ハウジング171の内側面上にリベット締めされ得る。すなわち、端子挿入部172bの底部の周縁は、電池ハウジング171の内側面に向かって曲げられた形態を有し得る。端子挿入部172bの底部の周縁の内側には平坦部172cが含まれる。リベット締めされた端子挿入部172bの底部の最大直径は、電池ハウジング171の貫通孔の最大直径よりもさらに大きくなり得る。 The terminal 172 includes a terminal exposure portion 172a and a terminal insertion portion 172b. The terminal exposure portion 172a is exposed to the outside of the closed surface of the battery housing 171. The terminal exposure portion 172a may be located in the approximate center of the closed surface of the battery housing 171. The maximum diameter of the terminal exposure portion 172a may be formed to be larger than the maximum diameter of the through hole formed in the battery housing 171. The terminal insertion portion 172b may penetrate the approximate center of the closed surface of the battery housing 171 and be electrically connected to the first uncoated portion 146a of the first electrode. The bottom periphery of the terminal insertion portion 172b may be riveted onto the inner surface of the battery housing 171. That is, the bottom periphery of the terminal insertion portion 172b may have a shape bent toward the inner surface of the battery housing 171. The inner side of the bottom periphery of the terminal insertion portion 172b includes a flat portion 172c. The maximum diameter of the bottom of the riveted terminal insertion portion 172b can be even larger than the maximum diameter of the through hole in the battery housing 171.

端子挿入部172bの平坦部172cは、第1電極の第1無地部146aに連結された第1集電体144の中央部に溶接され得る。溶接方法としては、レーザー溶接が好ましいが、超音波溶接などの他の溶接方式で代替可能である。 The flat portion 172c of the terminal insertion portion 172b may be welded to the center of the first current collector 144 connected to the first uncoated portion 146a of the first electrode. Laser welding is a preferred welding method, but other welding methods such as ultrasonic welding may be used instead.

第1集電体144と電池ハウジング171の内側面との間には絶縁物質からなる絶縁体174が介在され得る。絶縁体174は、第1集電体144の上部と電極組立体141の上端周縁部分を覆う。これにより、電極組立体141の第2部分B3が反対極性を有する電池ハウジング171の内側面と接触して短絡を起こすことを防止することができる。 An insulator 174 made of an insulating material may be interposed between the first collector 144 and the inner surface of the battery housing 171. The insulator 174 covers the upper portion of the first collector 144 and the upper peripheral portion of the electrode assembly 141. This prevents the second portion B3 of the electrode assembly 141 from coming into contact with the inner surface of the battery housing 171, which has the opposite polarity, causing a short circuit.

絶縁体174の厚さは、第1集電体144の上面と電池ハウジング171の閉鎖部の内側面との間の距離に対応するか又は少し大きい。したがって、絶縁体174は、第1集電体144の上面と電池ハウジング171の閉鎖部の内側面と接触し得る。 The thickness of the insulator 174 corresponds to or is slightly greater than the distance between the top surface of the first current collector 144 and the inner surface of the closed portion of the battery housing 171. Thus, the insulator 174 can contact the top surface of the first current collector 144 and the inner surface of the closed portion of the battery housing 171.

端子172の端子挿入部172bは、絶縁体174の貫通孔を通って第1集電体144に溶接され得る。絶縁体174に形成された貫通孔の直径は、端子挿入部172bの底部のリベット部の直径よりも大きくなり得る。好ましくは、貫通孔は、端子挿入部172bの底部及び第2ガスケット173を露出させ得る。 The terminal insert 172b of the terminal 172 can be welded to the first current collector 144 through a through hole in the insulator 174. The diameter of the through hole formed in the insulator 174 can be larger than the diameter of the rivet portion at the bottom of the terminal insert 172b. Preferably, the through hole can expose the bottom of the terminal insert 172b and the second gasket 173.

第2ガスケット173は、電池ハウジング171と端子172との間に介在され、反対極性を有する電池ハウジング171と端子172とが電気的に接触することを防止する。これにより、略扁平な形状を有する電池ハウジング171の上面が円筒形バッテリー170の第2電極端子(例えば、負極)として機能することができる。 The second gasket 173 is interposed between the battery housing 171 and the terminal 172, and prevents electrical contact between the battery housing 171 and the terminal 172, which have opposite polarity. This allows the upper surface of the battery housing 171, which has a substantially flat shape, to function as a second electrode terminal (e.g., negative electrode) of the cylindrical battery 170.

第2ガスケット173は、ガスケット露出部173a及びガスケット挿入部173bを含む。ガスケット露出部173aは、端子172の端子露出部172aと電池ハウジング171との間に介在される。ガスケット挿入部173bは、端子172の端子挿入部172bと電池ハウジング171との間に介在される。ガスケット挿入部173bは、端子挿入部172bのリベット締め(reveting)時に一緒に変形されて電池ハウジング171の内側面に密着され得る。第2ガスケット173は、例えば絶縁性を有する高分子樹脂からなり得る。 The second gasket 173 includes a gasket exposure portion 173a and a gasket insertion portion 173b. The gasket exposure portion 173a is interposed between the terminal exposure portion 172a of the terminal 172 and the battery housing 171. The gasket insertion portion 173b is interposed between the terminal insertion portion 172b of the terminal 172 and the battery housing 171. The gasket insertion portion 173b may be deformed together with the terminal insertion portion 172b when the terminal insertion portion 172b is riveted, and may be closely attached to the inner surface of the battery housing 171. The second gasket 173 may be made of, for example, a polymer resin having insulating properties.

第2ガスケット173のガスケット露出部173aは、端子172の端子露出部172aの外周面を覆うように延びた形態を有し得る。第2ガスケット173が端子172の外周面を覆う場合、バスバーなどの電気的接続部品を電池ハウジング171の上面及び/又は端子172に結合させる過程で短絡が発生することを防止することができる。図示していないが、ガスケット露出部173aは、端子露出部172aの外周面だけでなく、上面の一部も一緒に覆うように延びた形態を有してもよい。 The gasket exposed portion 173a of the second gasket 173 may extend to cover the outer peripheral surface of the terminal exposed portion 172a of the terminal 172. When the second gasket 173 covers the outer peripheral surface of the terminal 172, it is possible to prevent a short circuit from occurring during the process of connecting an electrical connection component such as a bus bar to the upper surface of the battery housing 171 and/or the terminal 172. Although not shown, the gasket exposed portion 173a may extend to cover not only the outer peripheral surface of the terminal exposed portion 172a but also a portion of the upper surface.

第2ガスケット173が高分子樹脂からなる場合において、第2ガスケット173は熱融着によって電池ハウジング171及び端子172と結合され得る。この場合、第2ガスケット173と端子172との結合界面及び第2ガスケット173と電池ハウジング171との結合界面における気密性が強化される。一方、第2ガスケット173のガスケット露出部173aが端子露出部172aの上面まで延びた形態を有する場合において、端子172はインサート射出成形によって第2ガスケット173と一体に結合されてもよい。 When the second gasket 173 is made of a polymeric resin, the second gasket 173 may be joined to the battery housing 171 and the terminal 172 by thermal fusion. In this case, the airtightness at the joining interface between the second gasket 173 and the terminal 172 and at the joining interface between the second gasket 173 and the battery housing 171 is strengthened. On the other hand, when the gasket exposed portion 173a of the second gasket 173 has a shape that extends to the upper surface of the terminal exposed portion 172a, the terminal 172 may be integrally joined to the second gasket 173 by insert injection molding.

電池ハウジング171の上面において、端子172及び第2ガスケット173が占める領域を除いた他の領域175が端子172と反対極性を有する第2電極端子に該当する。 On the upper surface of the battery housing 171, the remaining area 175 excluding the area occupied by the terminal 172 and the second gasket 173 corresponds to a second electrode terminal having the opposite polarity to the terminal 172.

第2集電体176は、電極組立体141の下部に結合される。第2集電体176は、アルミニウム、鋼鉄、銅、ニッケルなどの導電性を有する金属材料からなり、第2電極の第2無地部146bと電気的に接続される。 The second current collector 176 is coupled to the lower part of the electrode assembly 141. The second current collector 176 is made of a conductive metal material such as aluminum, steel, copper, or nickel, and is electrically connected to the second uncoated portion 146b of the second electrode.

好ましくは、第2集電体176は、電池ハウジング171と電気的に接続される。そのため、第2集電体176は、周縁部分の少なくとも一部が電池ハウジング171の内側面と第1ガスケット178bとの間に介在されて固定され得る。一例として、第2集電体176の周縁部分の少なくとも一部は、電池ハウジング171の下端に形成されたビーディング部180の下端面に支持された状態で溶接によってビーディング部180に固定され得る。変形例において、第2集電体176の周縁部分の少なくとも一部は、電池ハウジング171の内壁面に直接溶接され得る。 Preferably, the second current collector 176 is electrically connected to the battery housing 171. Therefore, the second current collector 176 can be fixed with at least a portion of its peripheral portion interposed between the inner surface of the battery housing 171 and the first gasket 178b. As an example, at least a portion of the peripheral portion of the second current collector 176 can be fixed to the beading portion 180 by welding while being supported by the lower end surface of the beading portion 180 formed at the lower end of the battery housing 171. In a modified example, at least a portion of the peripheral portion of the second current collector 176 can be directly welded to the inner wall surface of the battery housing 171.

第2集電体176は、第2無地部146bに対向する面上に放射状に形成された複数の凹凸(図示せず)を備え得る。凹凸が形成された場合、第2集電体176を押し付けて凹凸に第2無地部146bを押し込み得る。 The second current collector 176 may have a plurality of projections and recesses (not shown) formed radially on the surface facing the second uncoated portion 146b. When projections and recesses are formed, the second current collector 176 may be pressed against the second uncoated portion 146b to press the projections and recesses into the projections and recesses.

好ましくは、第2集電体176と第2無地部146bの端部とは溶接、例えばレーザー溶接によって結合され得る。また、第2集電体176と第2無地部146bとの溶接部位は、ビーディング部180の内周面を基準にしてコアC側に所定の間隔だけ離隔し得る。 Preferably, the second current collector 176 and the end of the second uncoated portion 146b may be joined by welding, for example, laser welding. In addition, the welded portion between the second current collector 176 and the second uncoated portion 146b may be spaced a predetermined distance from the inner circumferential surface of the beading portion 180 toward the core C.

電池ハウジング171の下部開放端を密封する密封体178は、プレート形状を有するキャップ178a、及び第1ガスケット178bを含む。第1ガスケット178bは、キャップ178aと電池ハウジング171とを電気的に分離させる。クリンピング部181は、キャップ178aの周縁と第1ガスケット178bとを一緒に固定させる。キャップ178aにはベント部179が備えられる。ベント部179の構成は、上述した実施形態(変形形態)と実質的に同一である。キャップ178aの下面はクリンピング部181の下端よりも上側に位置し得る。この場合、キャップ178aの下部に空間が形成されて放出(venting)が円滑に行われる。特に、クリンピング部181が重力方向に向かうように円筒形バッテリー170が設置される場合に有用である。 The sealing body 178 that seals the lower open end of the battery housing 171 includes a plate-shaped cap 178a and a first gasket 178b. The first gasket 178b electrically separates the cap 178a from the battery housing 171. The crimping portion 181 fixes the periphery of the cap 178a and the first gasket 178b together. The cap 178a is provided with a vent portion 179. The configuration of the vent portion 179 is substantially the same as that of the above-mentioned embodiment (variant). The lower surface of the cap 178a may be located above the lower end of the crimping portion 181. In this case, a space is formed under the cap 178a, allowing for smooth venting. This is particularly useful when the cylindrical battery 170 is installed so that the crimping portion 181 faces the direction of gravity.

好ましくは、キャップ178aは、導電性を有する金属材料からなる。しかし、キャップ178aと電池ハウジング171との間に第1ガスケット178bが介在されているため、キャップ178aは電気的極性を持たない。密封体178は、電池ハウジング171下部の開放端を密封し、バッテリー170の内圧が臨界値以上増加したときにガスを排出させる機能を主に果たす。内圧の臨界値は15kgf/cm~35kgf/cmである。 Preferably, the cap 178a is made of a metal material having electrical conductivity. However, since the first gasket 178b is interposed between the cap 178a and the battery housing 171, the cap 178a does not have electrical polarity. The seal 178 seals the open end of the lower part of the battery housing 171 and mainly functions to discharge gas when the internal pressure of the battery 170 increases above a critical value. The critical value of the internal pressure is 15 kgf/ cm2 to 35 kgf/ cm2 .

好ましくは、第1電極の第1無地部146aと電気的に接続された端子172は第1電極端子として使用される。また、第2集電体176を通じて第2電極の第2無地部146bと電気的に接続された電池ハウジング171の上面のうち、端子172を除いた部分175は、第1電極端子と反対極性の第2電極端子として使用される。このように、二つの電極端子が円筒形バッテリー170の上部に位置する場合、バスバーなどの電気的接続部品を円筒形バッテリー170の一側のみに配置させることが可能である。これは、バッテリーパック構造の単純化及びエネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、第2電極端子として使用される部分175は略扁平な形態を有するため、バスバーなどの電気的接続部品を連結させるのに十分な連結面積を確保することができる。これにより、円筒形バッテリー170は、電気的接続部品の接合部位における抵抗を好ましい水準に下げることができる。 Preferably, the terminal 172 electrically connected to the first uncoated portion 146a of the first electrode is used as the first electrode terminal. Also, the portion 175 of the upper surface of the battery housing 171 electrically connected to the second uncoated portion 146b of the second electrode through the second collector 176, excluding the terminal 172, is used as the second electrode terminal of the opposite polarity to the first electrode terminal. In this way, when the two electrode terminals are located at the top of the cylindrical battery 170, it is possible to arrange electrical connection parts such as bus bars only on one side of the cylindrical battery 170. This can simplify the battery pack structure and improve the energy density. Also, since the portion 175 used as the second electrode terminal has a substantially flat shape, it is possible to secure a connection area sufficient for connecting electrical connection parts such as bus bars. As a result, the cylindrical battery 170 can reduce the resistance at the joint of the electrical connection parts to a preferable level.

一方、電極組立体141の構造及び無地部の構造は図示されたものに限定されず、上述した実施形態(変形形態)の構造で代替可能である。 Meanwhile, the structure of the electrode assembly 141 and the structure of the uncoated portion are not limited to those shown in the figures, and can be replaced with the structures of the above-mentioned embodiments (variations).

図21は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー180をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 21 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 180 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図21を参照すると、円筒形バッテリー180は、電極組立体141の構造は図18に示した円筒形バッテリー150と実質的に同一であり、電極組立体141を除いた他の構成は図20に示した円筒形バッテリー170と実質的に同一である。 Referring to FIG. 21, the cylindrical battery 180 has a structure of the electrode assembly 141 that is substantially the same as that of the cylindrical battery 150 shown in FIG. 18, and the other configurations except for the electrode assembly 141 are substantially the same as that of the cylindrical battery 170 shown in FIG. 20.

したがって、円筒形バッテリー150、170の実施形態(変形形態)の構成が円筒形バッテリー180においても同様に適用され得る。 Therefore, the configurations of the embodiments (variations) of cylindrical batteries 150 and 170 can be similarly applied to cylindrical battery 180.

また、電極組立体141の構造及び無地部の構造は図示されたものに限定されず、上述した実施形態(変形形態)の構造で代替可能である。 In addition, the structure of the electrode assembly 141 and the structure of the uncoated portion are not limited to those shown in the figures, and can be replaced with the structures of the above-mentioned embodiments (variations).

図22は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー190をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 22 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 190 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図22を参照すると、円筒形バッテリー190は図14に示した電極組立体110を含み、電極組立体110を除いた他の構成は図17に示した円筒形バッテリー140と略同一である。したがって、図14及び図17を参照して説明した構成は、本実施形態においても実質的に同様に適用され得る。 Referring to FIG. 22, the cylindrical battery 190 includes the electrode assembly 110 shown in FIG. 14, and the other configurations except for the electrode assembly 110 are substantially the same as the cylindrical battery 140 shown in FIG. 17. Therefore, the configurations described with reference to FIGS. 14 and 17 can be applied substantially in the same manner in this embodiment.

図10a及び図22を参照すると、電極組立体110の第1無地部146a及び第2無地部146bは電極組立体110の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられながら折曲表面領域Fを形成する。 Referring to FIG. 10a and FIG. 22, the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b of the electrode assembly 110 are folded in the radial direction of the electrode assembly 110, for example, from the outer periphery side to the core side, to form a folded surface region F.

第1部分B1は他の部分よりも高さが低く、分切片が存在しない分切片省略区間a1に対応するため、コア側へと折り曲げられない。 The first part B1 is shorter than the other parts and corresponds to the segment-omitted section a1 where no segment exists, so it cannot be bent toward the core.

好ましくは、折曲表面領域Fは、コア側から外周側に分切片省略区間a1、分切片の高さ可変区間a2、及び分切片の高さ均一区間a3を含み得る。 Preferably, the folded surface region F may include a section a1 where the segment is omitted, a section a2 where the segment height is variable, and a section a3 where the segment height is uniform, from the core side to the outer periphery.

折曲表面領域Fは、図10c、図10d及び図10eに示したように、分切片省略区間a1に隣接して分切片の積層数が10以上である積層数均一区間b1を含む。 As shown in Figures 10c, 10d, and 10e, the folded surface region F includes a uniform stacking number section b1 adjacent to the segment-free section a1, in which the number of segment stacks is 10 or more.

折曲表面領域Fは、また、電極組立体110の外周に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間b2を含み得る。好ましくは、積層数均一区間b1は、溶接ターゲット領域として設定され得る。 The folded surface region F may also include a layer count decreasing section b2 adjacent to the outer periphery of the electrode assembly 110, in which the number of layers of the segment decreases toward the outer periphery. Preferably, the layer count uniform section b1 may be set as a welding target region.

折曲表面領域Fにおいて、分切片を含む半径領域(c)に対する高さ可変区間a2の比率(a2/c)、分切片を含む半径領域(c)に対する積層数均一区間b1の比率(b1/c)、そして折曲表面領域Fの面積に対する積層数均一区間b1の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。 In the folded surface region F, the ratio (a2/c) of the height variable section a2 to the radius region (c) including the segment, the ratio (b1/c) of the uniform number of layers section b1 to the radius region (c) including the segment, and the ratio of the area of the uniform number of layers section b1 to the area of the folded surface region F have been described above, so repeated explanations will be omitted.

第1集電体144は第1無地部146aの折曲表面領域Fにレーザー溶接され、第2集電体145は第2無地部146bの折曲表面領域Fにレーザー溶接され得る。溶接方法は、超音波溶接、抵抗溶接、スポット溶接などで代替可能である。 The first current collector 144 may be laser welded to the folded surface area F of the first uncoated portion 146a, and the second current collector 145 may be laser welded to the folded surface area F of the second uncoated portion 146b. The welding method may be ultrasonic welding, resistance welding, spot welding, or the like.

好ましくは、第1集電体144及び第2集電体145の溶接領域Wのうちの50%以上の領域は、折曲表面領域Fの積層数均一区間b1と重畳し得る。選択的には、溶接領域Wの残りの領域は折曲表面領域Fの積層数減少区間b2と重畳し得る。高い溶接強度、溶接界面の低い抵抗、分離膜や活物質層の損傷防止などの面で、溶接領域Wの全体が積層数均一区間b1と重畳することがより好ましい。 Preferably, 50% or more of the welding area W of the first current collector 144 and the second current collector 145 may overlap with the uniform lamination number section b1 of the folded surface area F. Alternatively, the remaining area of the welding area W may overlap with the reduced lamination number section b2 of the folded surface area F. It is more preferable that the entire welding area W overlaps with the uniform lamination number section b1 in terms of high welding strength, low resistance at the welding interface, and prevention of damage to the separation membrane and active material layer.

好ましくは、溶接領域Wと重畳する積層数均一区間b1、及び選択的には、積層数減少区間b2において、分切片の積層数は10~35であり得る。 Preferably, in the uniform layer count section b1 that overlaps with the welding area W, and optionally in the reduced layer count section b2, the number of layers of the divided pieces may be 10 to 35.

選択的には、溶接領域Wと重畳する積層数減少区間b2の分切片の積層数が10未満である場合、積層数減少区間b2の溶接のためのレーザー出力を積層数均一区間b1の溶接のためのレーザー出力よりも下げ得る。すなわち、溶接領域Wが積層数均一区間b1及び積層数減少区間b2と同時に重畳する場合、レーザーの出力を分切片の積層数に応じて変えることができる。この場合、積層数均一区間b1の溶接強度が積層数減少区間b2の溶接強度よりも大きくなり得る。 Optionally, if the number of layers of the divided piece in the reduced number of layers section b2 that overlaps with the welding area W is less than 10, the laser output for welding the reduced number of layers section b2 can be lower than the laser output for welding the uniform number of layers section b1. In other words, if the welding area W overlaps with the uniform number of layers section b1 and the reduced number of layers section b2 at the same time, the laser output can be changed according to the number of layers of the divided piece. In this case, the welding strength of the uniform number of layers section b1 can be greater than the welding strength of the reduced number of layers section b2.

電極組立体110の上部及び下部に形成される折曲表面領域Fにおいて、分切片省略区間a1及び/又は分切片の高さ可変区間a2及び/又は分切片の高さ均一区間a3の半径方向の長さは同一であるか又は異なり得る。 In the folded surface region F formed on the upper and lower parts of the electrode assembly 110, the radial lengths of the segment-omitted section a1 and/or the segment-height-variable section a2 and/or the segment-height-uniform section a3 may be the same or different.

電極組立体110は、第1部分B1の高さが他の部分よりも相対的に低い。また、図14に示したように、第3部分B2において最内側に位置した無地部の折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRとコア112の半径の10%とを合算した値よりも小さい。 In the electrode assembly 110, the height of the first portion B1 is relatively lower than the other portions. Also, as shown in FIG. 14, the bend length H of the innermost uncoated portion in the third portion B2 is smaller than the sum of the radial length R of the first portion B1 and 10% of the radius of the core 112.

したがって、第1無地部146aをコア側に向かって折り曲げても、電極組立体110のコア112はその直径の90%以上が外部に開放され得る。コア112が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア112を通って溶接治具を挿入して第2集電体145と電池ハウジング142との溶接工程を容易に行うことができる。 Therefore, even if the first uncoated portion 146a is bent toward the core side, 90% or more of the diameter of the core 112 of the electrode assembly 110 can be opened to the outside. If the core 112 is not blocked, the electrolyte injection process is not hindered and the efficiency of the electrolyte injection is improved. In addition, the welding process between the second current collector 145 and the battery housing 142 can be easily performed by inserting a welding jig through the core 112.

無地部146a、146bが分切構造を有する場合、分切片の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチを上述した実施例の数値範囲を満たすように調節すると、分切片が折り曲げられるとき、分切片が溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域Fに空いた空間(間隙)を形成しない。 When the uncoated portions 146a, 146b have a divided structure, if the width and/or height and/or spacing pitch of the divided pieces are adjusted to satisfy the numerical range of the above-mentioned embodiment, when the divided pieces are folded, the divided pieces overlap each other to an extent that sufficient welding strength is ensured, and no open space (gap) is formed in the folded surface area F.

好ましくは、第1集電体144及び第2集電体145は、第1電極及び第2電極の高さ均一区間a3の最後の巻回ターンで折り曲げられた分切片(図10fの61、61’を参照)の端部を覆う外径を有し得る。この場合、折曲表面領域Fを形成する分切片が集電体によって均一に押し付けられた状態で溶接が可能であり、溶接後にも分切片の緊密な積層状態を維持できる。緊密な積層状態とは、図10aに示したように、分切片同士の間に間隙が実質的にない状態を意味する。緊密な積層状態は、円筒形バッテリー190の抵抗を急速充電に適した水準(例えば、4mΩ)以下に下げるのに寄与する。 Preferably, the first current collector 144 and the second current collector 145 may have an outer diameter that covers the end of the folded segment (see 61, 61' in FIG. 10f) at the last winding turn of the uniform height section a3 of the first electrode and the second electrode. In this case, the folded segment forming the folded surface region F can be welded in a state where it is uniformly pressed by the current collector, and the tightly stacked state of the segment can be maintained even after welding. A tightly stacked state means a state where there is substantially no gap between the segment segments, as shown in FIG. 10a. The tightly stacked state contributes to reducing the resistance of the cylindrical battery 190 to a level suitable for fast charging (e.g., 4 mΩ) or less.

無地部146a、146bの構造は、上述した実施形態(変形形態)による構造に変更され得る。また、無地部146a、146bのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。 The structure of the plain portions 146a and 146b may be changed to the structure according to the above-described embodiment (variation). In addition, there is no restriction on applying the conventional structure of a plain portion to either one of the plain portions 146a and 146b.

図23は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー200をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 23 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 200 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図23を参照すると、円筒形バッテリー200は、図14に示した電極組立体110を含み、電極組立体110を除いた他の構成は図21に示した円筒形バッテリー180と略同一である。したがって、図14及び図21を参照して説明した構成は、本実施形態においても実質的に同様に適用され得る。 Referring to FIG. 23, the cylindrical battery 200 includes the electrode assembly 110 shown in FIG. 14, and the other configurations except for the electrode assembly 110 are substantially the same as the cylindrical battery 180 shown in FIG. 21. Therefore, the configurations described with reference to FIGS. 14 and 21 can be applied substantially in the same manner to this embodiment.

図10a及び図23を参照すると、電極組立体110の第1無地部146a及び第2無地部146bは、電極組立体110の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられながら折曲表面領域Fを形成する。 Referring to FIG. 10a and FIG. 23, the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b of the electrode assembly 110 are folded in the radial direction of the electrode assembly 110, for example, from the outer periphery side to the core side, to form a folded surface region F.

第1部分B1は他の部分よりも高さが低く、分切片が存在しない分切片省略区間a1に対応するため、コア側へと折り曲げられない。 The first part B1 is shorter than the other parts and corresponds to the segment-omitted section a1 where no segment exists, so it cannot be bent toward the core.

好ましくは、折曲表面領域Fは、コア側から外周側に分切片省略区間a1、分切片の高さ可変区間a2、及び分切片の高さ均一区間a3を含み得る。 Preferably, the folded surface region F may include a section a1 where the segment is omitted, a section a2 where the segment height is variable, and a section a3 where the segment height is uniform, from the core side to the outer periphery.

折曲表面領域Fは、図10c、図10d及び図10eに示したように、分切片省略区間a1に隣接して分切片の積層数が10以上である積層数均一区間b1を含む。 As shown in Figures 10c, 10d, and 10e, the folded surface region F includes a uniform stacking number section b1 adjacent to the segment-free section a1, in which the number of segment stacks is 10 or more.

折曲表面領域Fは、また、電極組立体110の外周に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間b2を含み得る。好ましくは、積層数均一区間b1は、溶接ターゲット領域として設定され得る。 The folded surface region F may also include a layer count decreasing section b2 adjacent to the outer periphery of the electrode assembly 110, in which the number of layers of the segment decreases toward the outer periphery. Preferably, the layer count uniform section b1 may be set as a welding target region.

折曲表面領域Fにおいて、分切片を含む半径領域(c)に対する高さ可変区間a2の比率(a2/c)、分切片を含む半径領域(c)に対する積層数均一区間b1の比率(b1/c)、そして折曲表面領域Fの面積に対する積層数均一区間b1の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。 In the folded surface region F, the ratio (a2/c) of the height variable section a2 to the radius region (c) including the segment, the ratio (b1/c) of the uniform number of layers section b1 to the radius region (c) including the segment, and the ratio of the area of the uniform number of layers section b1 to the area of the folded surface region F have been described above, so repeated explanations will be omitted.

第1集電体144は第1無地部146aの折曲表面領域Fにレーザー溶接され、第2集電体176は第2無地部146bの折曲表面領域Fにレーザー溶接され得る。溶接方法は、超音波溶接、抵抗溶接、スポット溶接などで代替可能である。第2集電体176と第2無地部146bとの溶接領域Wは、ビーディング部180の内面と所定の間隔だけ離隔し得る。 The first current collector 144 may be laser welded to the folded surface area F of the first uncoated portion 146a, and the second current collector 176 may be laser welded to the folded surface area F of the second uncoated portion 146b. The welding method may be ultrasonic welding, resistance welding, spot welding, or the like. The weld area W between the second current collector 176 and the second uncoated portion 146b may be spaced a predetermined distance from the inner surface of the beading portion 180.

好ましくは、第1集電体144及び第2集電体176の溶接領域Wのうちの50%以上の領域は、折曲表面領域Fの積層数均一区間b1と重畳し得る。選択的には、溶接領域Wの残りの領域は折曲表面領域Fの積層数減少区間b2と重畳し得る。高い溶接強度、溶接界面の低い抵抗、分離膜や活物質層の損傷防止などの面で、溶接領域Wの全体が積層数均一区間b1と重畳することがより好ましい。 Preferably, 50% or more of the welding area W of the first current collector 144 and the second current collector 176 may overlap with the uniform lamination number section b1 of the folded surface area F. Optionally, the remaining area of the welding area W may overlap with the reduced lamination number section b2 of the folded surface area F. It is more preferable that the entire welding area W overlaps with the uniform lamination number section b1 in terms of high welding strength, low resistance at the welding interface, and prevention of damage to the separation membrane and active material layer.

好ましくは、溶接領域Wと重畳する積層数均一区間b1、及び選択的には、積層数減少区間b2において、分切片の積層数は10~35であり得る。 Preferably, in the uniform layer count section b1 that overlaps with the welding area W, and optionally in the reduced layer count section b2, the number of layers of the divided pieces may be 10 to 35.

選択的には、溶接領域Wと重畳する積層数減少区間b2の分切片の積層数が10未満である場合、積層数減少区間b2の溶接のためのレーザー出力を積層数均一区間b1の溶接のためのレーザー出力より下げ得る。すなわち、溶接領域Wが積層数均一区間b1及び積層数減少区間b2と同時に重畳する場合、レーザーの出力を分切片の積層数に応じて変えることができる。この場合、積層数均一区間b1の溶接強度が積層数減少区間b2の溶接強度よりもさらに大きくなり得る。 Optionally, if the number of layers of the divided piece in the reduced number of layers section b2 that overlaps with the welding area W is less than 10, the laser output for welding the reduced number of layers section b2 may be lower than the laser output for welding the uniform number of layers section b1. That is, if the welding area W overlaps with the uniform number of layers section b1 and the reduced number of layers section b2 at the same time, the laser output may be changed according to the number of layers of the divided piece. In this case, the welding strength of the uniform number of layers section b1 may be greater than the welding strength of the reduced number of layers section b2.

電極組立体110の上部及び下部に形成される折曲表面領域Fにおいて、分切片省略区間a1及び/又は分切片の高さ可変区間a2及び/又は分切片の高さ均一区間a3の半径方向の長さは互いに同一であるか又は異なり得る。 In the folded surface region F formed on the upper and lower parts of the electrode assembly 110, the radial lengths of the segment-omitted section a1 and/or the segment-height-variable section a2 and/or the segment-height-uniform section a3 may be the same or different from each other.

電極組立体110は、第1部分B1の高さが他の部分よりも相対的に低い。また、図14に示したように、第3部分B2において最内側に位置した無地部の折曲長さHは、第1部分B1の半径方向の長さRとコア112の半径の10%とを合算した値よりも小さい。 In the electrode assembly 110, the height of the first portion B1 is relatively lower than the other portions. Also, as shown in FIG. 14, the bend length H of the innermost uncoated portion in the third portion B2 is smaller than the sum of the radial length R of the first portion B1 and 10% of the radius of the core 112.

したがって、第1無地部146aをコア側に向かって折り曲げても、電極組立体110のコア112はその直径の90%以上が外部に開放され得る。コア112が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア112を通って溶接治具を挿入して第1集電体144と端子172との溶接工程を容易に行うことができる。 Therefore, even if the first uncoated portion 146a is bent toward the core side, 90% or more of the diameter of the core 112 of the electrode assembly 110 can be opened to the outside. If the core 112 is not blocked, the electrolyte injection process is not hindered and the efficiency of the electrolyte injection is improved. In addition, the welding process between the first current collector 144 and the terminal 172 can be easily performed by inserting a welding jig through the core 112.

第1無地部146a及び第2無地部146bが分切構造を有する場合、分切片の幅及び/又は高さ及び/又は離隔ピッチを上述した実施例の数値範囲を満たすように調節すると、分切片が折り曲げられるとき、分切片が溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域Fに空いた空間(間隙)を形成しない。 When the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b have a divided structure, if the width and/or height and/or spacing pitch of the divided pieces are adjusted to satisfy the numerical range of the above-mentioned embodiment, when the divided pieces are folded, the divided pieces overlap each other to an extent that sufficient welding strength is ensured, and no open space (gap) is formed in the folded surface area F.

好ましくは、第1集電体144及び第2集電体176は、第1無地部146a及び第2無地部146bと接触する領域が第1電極及び第2電極の高さ均一区間a3の最後の巻回ターンで折り曲げられた分切片(図10fの61、61’を参照)の端部を覆う外径を有し得る。この場合、折曲表面領域Fを形成する分切片が集電体によって均一に押し付けられた状態で溶接が可能であり、溶接後にも分切片の緊密な積層状態を維持できる。緊密な積層状態とは、図10aに示したように、分切片同士の間に間隙が実質的にない状態を意味する。緊密な積層状態は、円筒形バッテリー200の抵抗を急速充電に適した水準(例えば、4mΩ)以下に下げるのに寄与する。 Preferably, the first current collector 144 and the second current collector 176 may have an outer diameter such that the area in contact with the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b covers the end of the segment (see 61, 61' in FIG. 10f) folded at the last winding turn of the uniform height section a3 of the first electrode and the second electrode. In this case, the segment forming the folded surface region F can be welded in a state where it is uniformly pressed by the current collector, and the segment can be maintained in a tightly stacked state even after welding. A tightly stacked state means a state in which there is substantially no gap between the segment segments, as shown in FIG. 10a. The tightly stacked state contributes to reducing the resistance of the cylindrical battery 200 to a level suitable for fast charging (e.g., 4 mΩ) or less.

無地部146a、146bの構造は、上述した実施形態(変形形態)による構造に変更され得る。また、無地部146a、146bのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。 The structure of the plain portions 146a and 146b may be changed to the structure according to the above-described embodiment (variation). In addition, there is no restriction on applying the conventional structure of a plain portion to either one of the plain portions 146a and 146b.

図24は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー210をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 24 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 210 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図24を参照すると、円筒形バッテリー210は、図13に示した電極組立体100を含み、電極組立体100を除いた他の構成は図17に示した円筒形バッテリー140と略同一である。したがって、図13及び図17を参照して説明した構成は、本実施例においても実質的に同様に適用され得る。 Referring to FIG. 24, the cylindrical battery 210 includes the electrode assembly 100 shown in FIG. 13, and the other configurations except for the electrode assembly 100 are substantially the same as the cylindrical battery 140 shown in FIG. 17. Therefore, the configurations described with reference to FIGS. 13 and 17 can be applied substantially in the same manner in this embodiment.

好ましくは、電極組立体100の第1無地部146a及び第2無地部146bは複数の分切片に分割されており、複数の分切片は電極組立体100の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられる。このとき、第1無地部146aの第1部分B1及び第2部分B3は、他の部分よりも高さが低く、分切片を含まないため、実質的に折り曲げられない。これは、第2無地部146bの場合も同様である。 Preferably, the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b of the electrode assembly 100 are divided into a plurality of segments, and the plurality of segments are folded in the radial direction of the electrode assembly 100, for example, from the outer periphery side to the core side. At this time, the first portion B1 and the second portion B3 of the first uncoated portion 146a are lower in height than the other portions and do not include any segments, so they are not actually folded. The same is true for the second uncoated portion 146b.

本実施形態においても、折曲表面領域Fは、コア側から外周側に分切片省略区間a1、分切片の高さ可変区間a2、及び分切片の高さ均一区間a3を含み得る。但し、第2部分B3が折り曲げられないため、折曲表面領域Fの半径方向の長さは上述した実施形態の場合よりも短くなり得る。 In this embodiment, the folded surface region F may also include a segment-omitted section a1, a segment-height variable section a2, and a segment-height uniform section a3 from the core side to the outer periphery. However, because the second portion B3 is not folded, the radial length of the folded surface region F may be shorter than in the above-described embodiment.

折曲表面領域Fは、図10c、図10d及び図10eに示したように、分切片省略区間a1に隣接して分切片の積層数が10以上である積層数均一区間b1を含む。 As shown in Figures 10c, 10d, and 10e, the folded surface region F includes a uniform stacking number section b1 adjacent to the segment-free section a1, in which the number of segment stacks is 10 or more.

折曲表面領域Fは、また、電極組立体110の第2部分B3に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間b2を含み得る。好ましくは、積層数均一区間b1は、溶接ターゲット領域として設定され得る。 The folded surface region F may also include a layer count decreasing section b2 adjacent to the second portion B3 of the electrode assembly 110, in which the number of layers of the segment decreases toward the outer periphery. Preferably, the layer count uniform section b1 may be set as a welding target region.

折曲表面領域Fにおいて、分切片を含む半径領域(c)に対する高さ可変区間a2の比率(a2/c)、分切片を含む半径領域(c)に対する積層数均一区間b1の比率(b1/c)、及び折曲表面領域Fの面積に対する積層数均一区間b1の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。 In the folded surface region F, the ratio (a2/c) of the height variable section a2 to the radius region (c) including the segment, the ratio (b1/c) of the uniform number of layers section b1 to the radius region (c) including the segment, and the ratio of the area of the uniform number of layers section b1 to the area of the folded surface region F have been described above, so repeated explanations will be omitted.

第1集電体144は第1無地部146aの折曲表面領域Fに溶接され、第2集電体145は第2無地部146bの折曲表面領域Fに溶接され得る。 The first current collector 144 may be welded to the folded surface area F of the first uncoated portion 146a, and the second current collector 145 may be welded to the folded surface area F of the second uncoated portion 146b.

積層数均一区間b1及び積層数減少区間b2と溶接領域Wとの重畳関係、第1集電体144及び第2集電体145の外径、第1部分B1がコアの直径の10%以上を閉塞しない構成などは、実質的に上述した通りである。 The overlapping relationship between the uniform layer count section b1 and the reduced layer count section b2 and the welding area W, the outer diameters of the first current collector 144 and the second current collector 145, and the configuration in which the first portion B1 does not occlude more than 10% of the core diameter are substantially as described above.

一方、第2部分B3は分切片を含まず、高さが第3部分B2よりも低い。したがって、第1無地部146aが折り曲げられるとき、第2部分B3は実質的に折り曲げられない。また、第2部分B3は、ビーディング部147と十分に離隔しているため、ビーディング部147が押し込まれる過程で第2部分B3が損傷される問題を解決することができる。 On the other hand, the second part B3 does not include a split piece and has a height lower than the third part B2. Therefore, when the first plain portion 146a is bent, the second part B3 is not substantially bent. In addition, since the second part B3 is sufficiently separated from the beading portion 147, the problem of the second part B3 being damaged when the beading portion 147 is pressed in can be solved.

無地部146a、146bの構造は、上述した実施形態(変形形態)による構造に変更され得る。また、無地部146a、146bのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。 The structure of the plain portions 146a and 146b may be changed to the structure according to the above-described embodiment (variation). In addition, there is no restriction on applying the conventional structure of a plain portion to either one of the plain portions 146a and 146b.

図25は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー220をY軸方向に沿って切断した断面図である。 Figure 25 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 220 according to yet another embodiment of the present invention, cut along the Y-axis direction.

図25を参照すると、円筒形バッテリー220は図24に示した電極組立体100を含み、電極組立体100を除いた他の構成は図21に示した円筒形バッテリー180と略同一である。したがって、図21及び図24を参照して説明した構成は、本実施例においても実質的に同様に適用され得る。 Referring to FIG. 25, the cylindrical battery 220 includes the electrode assembly 100 shown in FIG. 24, and the other configurations except for the electrode assembly 100 are substantially the same as the cylindrical battery 180 shown in FIG. 21. Therefore, the configurations described with reference to FIGS. 21 and 24 can be substantially similarly applied to this embodiment.

好ましくは、電極組立体100の第1無地部146a及び第2無地部146bは複数の分切片に分割されており、外周側からコア側に折り曲げられる。このとき、第1無地部146aの第1部分B1及び第2部分B3は高さが他の部分よりも低く、分切片構造を含まないため、コア側に実質的に折り曲げられない。これは、第2無地部146bの場合も同様である。 Preferably, the first uncoated portion 146a and the second uncoated portion 146b of the electrode assembly 100 are divided into a plurality of segments and are bent from the outer periphery toward the core. At this time, the first portion B1 and the second portion B3 of the first uncoated portion 146a are lower in height than the other portions and do not include a segment structure, so they are not actually bent toward the core. The same is true for the second uncoated portion 146b.

したがって、本実施例においても、図24の実施形態と同様に、折曲表面領域Fはコア側から外周側に分切片省略区間a1、分切片の高さ可変区間a2、及び分切片の高さ均一区間a3を含み得る。但し、第2部分B3が折り曲げられないため、折曲表面領域Fの半径方向の長さは上述した実施形態よりも短くなり得る。 Therefore, in this embodiment, as in the embodiment of FIG. 24, the folded surface region F may include a segment-omitted section a1, a segment-height variable section a2, and a segment-height uniform section a3 from the core side to the outer periphery. However, because the second portion B3 is not folded, the radial length of the folded surface region F may be shorter than in the above-described embodiment.

折曲表面領域Fは、図10c、図10d及び図10eに示したように、分切片省略区間a1に隣接して分切片の積層数が10以上である積層数均一区間b1を含む。 As shown in Figures 10c, 10d, and 10e, the folded surface region F includes a uniform stacking number section b1 adjacent to the segment-free section a1, in which the number of segment stacks is 10 or more.

折曲表面領域Fは、また、電極組立体110の第2部分B3に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間b2を含み得る。好ましくは、積層数均一区間b1は、溶接ターゲット領域として設定され得る。 The folded surface region F may also include a layer count decreasing section b2 adjacent to the second portion B3 of the electrode assembly 110, in which the number of layers of the segment decreases toward the outer periphery. Preferably, the layer count uniform section b1 may be set as a welding target region.

折曲表面領域Fにおいて、分切片を含む半径領域(c)に対する高さ可変区間a2の比率(a2/c)、分切片を含む半径領域(c)に対する積層数均一区間b1の比率(b1/c)、及び折曲表面領域Fの面積に対する積層数均一区間b1の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。 In the folded surface region F, the ratio (a2/c) of the height variable section a2 to the radius region (c) including the segment, the ratio (b1/c) of the uniform number of layers section b1 to the radius region (c) including the segment, and the ratio of the area of the uniform number of layers section b1 to the area of the folded surface region F have been described above, so repeated explanations will be omitted.

第1集電体144は第1無地部146aの折曲表面領域Fに溶接され、第2集電体176は第2無地部146bの折曲表面領域Fに溶接され得る。 The first current collector 144 may be welded to the folded surface area F of the first uncoated portion 146a, and the second current collector 176 may be welded to the folded surface area F of the second uncoated portion 146b.

積層数均一区間b1及び積層数減少区間b2と溶接領域Wとの重畳関係、第1集電体144及び第2集電体176の外径、第1部分B1がコアの直径の10%以上を閉塞しない構成などは、実質的に上述した通りである。 The overlapping relationship between the uniform layer count section b1 and the reduced layer count section b2 and the welding area W, the outer diameters of the first current collector 144 and the second current collector 176, and the configuration in which the first portion B1 does not occlude more than 10% of the core diameter are substantially as described above.

無地部146a、146bの構造は、上述した実施形態(変形形態)による構造に変更され得る。また、無地部146a、146bのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。 The structure of the plain portions 146a and 146b may be changed to the structure according to the above-described embodiment (variation). In addition, there is no restriction on applying the conventional structure of a plain portion to either one of the plain portions 146a and 146b.

上述した実施形態(変形形態)において、端子172を含む円筒形バッテリー170、180、200、220に含まれている第1集電体144及び第2集電体176は、図26及び図27に示したような改善された構造を有し得る。 In the above-described embodiment (variant), the first current collector 144 and the second current collector 176 included in the cylindrical battery 170, 180, 200, 220 including the terminal 172 may have an improved structure as shown in Figures 26 and 27.

第1集電体144及び第2集電体176の改善された構造は、円筒形バッテリーの抵抗を下げながらも振動耐性を向上させ、エネルギー密度を向上させるのに寄与することができる。特に、第1集電体144及び第2集電体176は、高さ対比直径の比率が0.4より大きい大型円筒形バッテリーに適用するとき効果的である。 The improved structure of the first current collector 144 and the second current collector 176 can contribute to improving the vibration resistance and energy density while reducing the resistance of the cylindrical battery. In particular, the first current collector 144 and the second current collector 176 are effective when applied to a large cylindrical battery with a height-to-diameter ratio of greater than 0.4.

図26は、本発明の実施形態による第1集電体144の構造を示した上面図である。 Figure 26 is a top view showing the structure of the first current collector 144 according to an embodiment of the present invention.

図23及び図26を参照すると、第1集電体144は、周縁部144a、第1無地部結合部144b、及び端子結合部144cを含み得る。前記周縁部144aは、電極組立体110の上部に配置される。前記周縁部144aは、その内部に空いた内側空間Sopenが形成された略リム(rim)形態を有し得る。図面には前記周縁部144aが略円形のリム形態である場合のみを示しているが、これによって本発明が限定されることはない。前記周縁部144aは、図示と異なって、略四角のリム形態、六角のリム形態、八角のリム形態、又はその外の他のリム形態であってもよい。前記周縁部144aの個数は二つ以上に増加させてもよい。この場合、前記周縁部144aの内側にリム形態のさらに他の周縁部が含まれ得る。 23 and 26, the first current collector 144 may include a peripheral portion 144a, a first non-coating portion coupling portion 144b, and a terminal coupling portion 144c. The peripheral portion 144a is disposed on the upper portion of the electrode assembly 110. The peripheral portion 144a may have an approximately rim shape with an open inner space S open therein. Although the drawings show only a case where the peripheral portion 144a has an approximately circular rim shape, the present invention is not limited thereto. Unlike the drawings, the peripheral portion 144a may have an approximately square rim shape, a hexagonal rim shape, an octagonal rim shape, or other rim shapes. The number of the peripheral portions 144a may be increased to two or more. In this case, another peripheral portion having a rim shape may be included inside the peripheral portion 144a.

前記端子結合部144cは、端子172の底面に形成された平坦部172cとの結合のための溶接面積を確保するため、前記端子172の底面に形成された平坦部172cの直径と同一であるか又はより大きい直径を有し得る。 The terminal coupling portion 144c may have a diameter equal to or larger than the diameter of the flat portion 172c formed on the bottom surface of the terminal 172 to ensure a welding area for coupling with the flat portion 172c formed on the bottom surface of the terminal 172.

前記第1無地部結合部144bは、周縁部144aから内側に延在して溶接によって第1無地部146aと結合される。前記端子結合部144cは、第1無地部結合部144bと離隔して周縁部144aの内側に位置する。前記端子結合部144cは、端子172と溶接によって結合され得る。前記端子結合部144cは、例えば周縁部144aによって囲まれた内側空間Sopenの略中心部に位置し得る。前記端子結合部144cは、電極組立体110のコアCに形成された孔と対応する位置に備えられ得る。前記端子結合部144cは、電極組立体110のコアCに形成された孔が端子結合部144cの外側に露出しないように、電極組立体110のコアCに形成された孔を覆うように構成され得る。そのため、前記端子結合部144cは、電極組立体110のコアCに形成された孔よりも大きい直径又は幅を有し得る。 The first uncoated portion coupling portion 144b extends inward from the peripheral portion 144a and is coupled to the first uncoated portion 146a by welding. The terminal coupling portion 144c is spaced apart from the first uncoated portion coupling portion 144b and is positioned inside the peripheral portion 144a. The terminal coupling portion 144c may be coupled to a terminal 172 by welding. The terminal coupling portion 144c may be positioned, for example, at a substantially central portion of an inner space S open surrounded by the peripheral portion 144a. The terminal coupling portion 144c may be provided at a position corresponding to a hole formed in the core C of the electrode assembly 110. The terminal coupling portion 144c may be configured to cover a hole formed in the core C of the electrode assembly 110 so that the hole formed in the core C of the electrode assembly 110 is not exposed to the outside of the terminal coupling portion 144c. Therefore, the terminal coupling portion 144 c may have a diameter or width larger than the hole formed in the core C of the electrode assembly 110 .

前記第1無地部結合部144bと端子結合部144cとは、直接的に連結されず離隔して配置され、周縁部144aによって間接的に連結され得る。このように前記第1集電体144は、第1無地部結合部144bと端子結合部144cとが直接連結されておらず、周縁部144aを通じて連結された構造を有することで、円筒形バッテリー200に衝撃及び/又は振動が発生する場合、第1無地部結合部144bと第1無地部146aとの結合部位及び端子結合部144cと端子172との結合部位に加えられる衝撃を分散させることができる。図面には、四つの第1無地部結合部144bが示されているが、これによって本発明が限定されることはない。前記第1無地部結合部144bの個数は、形状の複雑性による製造の難易度、電気抵抗、電解質含浸性を考慮した周縁部144aの内側空間Sopenなどを考慮して多様に決定され得る。 The first non-coated portion coupling portion 144b and the terminal coupling portion 144c may be disposed apart from each other and indirectly coupled to each other through the peripheral portion 144a. In this manner, the first current collector 144 has a structure in which the first non-coated portion coupling portion 144b and the terminal coupling portion 144c are not directly coupled to each other but are coupled to each other through the peripheral portion 144a. When the cylindrical battery 200 is subjected to shock and/or vibration, the shock applied to the coupling portion between the first non-coated portion coupling portion 144b and the first non-coated portion 146a and the coupling portion between the terminal coupling portion 144c and the terminal 172 may be dispersed. Although four first non-coated portion coupling portions 144b are shown in the drawings, the present invention is not limited thereto. The number of the first non-coated portion coupling portions 144b may be determined in various ways in consideration of the difficulty of manufacturing due to the complexity of the shape, the electrical resistance, the inner space S open of the peripheral portion 144a in consideration of electrolyte impregnation, and the like.

前記第1集電体144は、周縁部144aから内側に延在して端子結合部144cと連結されるブリッジ部144dをさらに含み得る。前記ブリッジ部144dは、少なくともその一部の断面積が第1無地部結合部144b及び周縁部144aと比べて小さく形成され得る。例えば、前記ブリッジ部144dは、少なくともその一部が第1無地部結合部144bと比べて幅及び/又は厚さがさらに小さく形成され得る。この場合、前記ブリッジ部144dで電気抵抗が増加する。その結果、前記ブリッジ部144dを通って電流が流れるとき、相対的に大きい抵抗がブリッジ部144dの一部で過電流ヒーティング(heating)による溶融を起こし、それは過電流を非可逆的に遮断する。前記ブリッジ部144dは、このような過電流遮断機能を考慮してその断面積を適切な水準に調節し得る。 The first collector 144 may further include a bridge portion 144d extending inward from the peripheral portion 144a and connected to the terminal coupling portion 144c. The bridge portion 144d may have at least a portion of a cross-sectional area smaller than the first non-coating portion coupling portion 144b and the peripheral portion 144a. For example, the bridge portion 144d may have at least a portion of a width and/or thickness smaller than the first non-coating portion coupling portion 144b. In this case, electrical resistance increases in the bridge portion 144d. As a result, when a current flows through the bridge portion 144d, the relatively large resistance causes a part of the bridge portion 144d to melt due to overcurrent heating, which irreversibly cuts off the overcurrent. The bridge portion 144d may have a cross-sectional area adjusted to an appropriate level in consideration of such an overcurrent cut-off function.

前記ブリッジ部144dは、周縁部144aの内側面から端子結合部144cに向かってその幅が徐々に狭くなるテーパー部144eを備え得る。前記テーパー部144eが備えられる場合、ブリッジ部144dと周縁部144aとの連結部位で部品の剛性が向上する。前記テーパー部144eが備えられる場合、円筒形バッテリー200の製造工程において、例えば移送装置及び/又は作業者がテーパー部144eを把持することで、第1集電体144及び/又は第1集電体144と電極組立体110との結合体を容易且つ安全に移送することができる。すなわち、前記テーパー部144eが備えられる場合、第1無地部結合部144b及び端子結合部144cのように他の部品と溶接される部分を把持することで発生する製品の不良を防止することができる。 The bridge portion 144d may have a tapered portion 144e whose width gradually narrows from the inner surface of the peripheral portion 144a toward the terminal coupling portion 144c. When the tapered portion 144e is provided, the rigidity of the part is improved at the connection portion between the bridge portion 144d and the peripheral portion 144a. When the tapered portion 144e is provided, in the manufacturing process of the cylindrical battery 200, for example, a transport device and/or a worker can grasp the tapered portion 144e to easily and safely transport the first collector 144 and/or the combination of the first collector 144 and the electrode assembly 110. That is, when the tapered portion 144e is provided, it is possible to prevent product defects caused by grasping the parts that are welded to other parts, such as the first non-coated portion coupling portion 144b and the terminal coupling portion 144c.

前記第1無地部結合部144bは、複数個備えられ得る。複数の前記第1無地部結合部144bは、周縁部144aの延長方向に沿って互いに同一間隔に配置され得る。複数の前記第1無地部結合部144bのそれぞれが延びた長さは互いに略同一であり得る。前記第1無地部結合部144bは、第1無地部146aの折曲表面領域Fとレーザー溶接によって結合され得る。溶接は、超音波溶接、スポット溶接などで代替され得る。 The first uncoated portion joining portion 144b may be provided in plurality. The first uncoated portion joining portions 144b may be disposed at equal intervals along the extension direction of the peripheral portion 144a. The extension lengths of the first uncoated portion joining portions 144b may be approximately equal to each other. The first uncoated portion joining portion 144b may be joined to the folded surface region F of the first uncoated portion 146a by laser welding. The welding may be replaced by ultrasonic welding, spot welding, etc.

第1無地部結合部144bと折曲表面領域Fとの溶接によって形成される溶接パターン144fは、電極組立体110の半径方向に沿って延びる構造を有し得る。溶接パターン144fは、線パターン又は点パターンの配列であり得る。 The weld pattern 144f formed by welding the first uncoated portion joint portion 144b to the folded surface region F may have a structure extending along the radial direction of the electrode assembly 110. The weld pattern 144f may be an array of line patterns or dot patterns.

前記溶接パターン144fは、溶接領域に該当する。したがって、前記溶接パターン144fは、折曲表面領域Fの積層数均一区間b1と50%以上重畳することが好ましい。積層数均一区間b1と重畳しない溶接パターン144fは、積層数減少区間b2と重畳し得る。より好ましくは、溶接パターン144fの全体が折曲表面領域Fの積層数均一区間b1と重畳し得る。溶接パターン144fが形成されている地点の下部にある折曲表面領域Fのうちの積層数均一区間b1、及び選択的に積層数減少区間b2は、分切片の積層数が10以上であることが好ましい。 The welding pattern 144f corresponds to a welding region. Therefore, it is preferable that the welding pattern 144f overlaps with the uniform layer number section b1 of the folded surface region F by 50% or more. The welding pattern 144f that does not overlap with the uniform layer number section b1 may overlap with the reduced layer number section b2. More preferably, the entire welding pattern 144f may overlap with the uniform layer number section b1 of the folded surface region F. It is preferable that the uniform layer number section b1 and optionally the reduced layer number section b2 of the folded surface region F below the point where the welding pattern 144f is formed have a number of layers of 10 or more in the divided pieces.

前記端子結合部144cは、複数の前記第1無地部結合部144bによって囲まれるように配置され得る。前記端子結合部144cは、端子172の平坦部172cと溶接によって結合され得る。前記ブリッジ部144dは、互いに隣接した一対の第1無地部結合部144b同士の間に位置し得る。この場合、前記ブリッジ部144dから周縁部144aの延長方向に沿って一対の第1無地部結合部144bの一方に至る距離は、ブリッジ部144dから周縁部144aの延長方向に沿って一対の第1無地部結合部144bの他方に至る距離と略同一であり得る。複数の前記第1無地部結合部144bそれぞれの断面積は、略同一に形成され得る。複数の前記第1無地部結合部144bそれぞれの幅及び厚さは略同一に形成され得る。 The terminal coupling portion 144c may be disposed so as to be surrounded by the first uncoated coupling portions 144b. The terminal coupling portion 144c may be coupled to the flat portion 172c of the terminal 172 by welding. The bridge portion 144d may be located between a pair of adjacent first uncoated coupling portions 144b. In this case, the distance from the bridge portion 144d to one of the pair of first uncoated coupling portions 144b along the extension direction of the peripheral portion 144a may be substantially the same as the distance from the bridge portion 144d to the other of the pair of first uncoated coupling portions 144b along the extension direction of the peripheral portion 144a. The cross-sectional area of each of the first uncoated coupling portions 144b may be substantially the same. The width and thickness of each of the first uncoated coupling portions 144b may be substantially the same.

図示していないが、前記ブリッジ部144dは、複数個備えられ得る。複数のブリッジ部144dはそれぞれ、隣接した一対の第1無地部結合部144b同士の間に配置され得る。複数の前記ブリッジ部144dは、周縁部144aの延長方向に沿って互いに略同一間隔で配置され得る。複数の前記ブリッジ部144dのそれぞれから周縁部144aの延長方向に沿って隣接した一対の第1無地部結合部144bの一方に至る距離は、他方の第1無地部結合部144bに至る距離と略同一であり得る。 Although not shown, a plurality of bridge portions 144d may be provided. Each of the bridge portions 144d may be disposed between an adjacent pair of first uncoated portion joining portions 144b. The bridge portions 144d may be disposed at substantially equal intervals from one another along the extension direction of the peripheral portion 144a. The distance from each of the bridge portions 144d to one of the adjacent pair of first uncoated portion joining portions 144b along the extension direction of the peripheral portion 144a may be substantially the same as the distance to the other first uncoated portion joining portion 144b.

上述したように、第1無地部結合部144b及び/又はブリッジ部144dが複数個備えられる場合において、第1無地部結合部144b同士の距離及び/又はブリッジ部144d同士の距離及び/又は第1無地部結合部144bとブリッジ部144dとの間の距離が一定に形成されれば、第1無地部結合部144bからブリッジ部144dに向かう電流又はブリッジ部144dから第1無地部結合部144bに向かう電流の流れが円滑に形成される。 As described above, when a plurality of first uncoated portion joining parts 144b and/or bridge parts 144d are provided, if the distance between the first uncoated portion joining parts 144b and/or the distance between the bridge parts 144d and/or the distance between the first uncoated portion joining parts 144b and the bridge part 144d are constant, a current can smoothly flow from the first uncoated portion joining parts 144b to the bridge part 144d or from the bridge part 144d to the first uncoated portion joining parts 144b.

ブリッジ部144dは、ブリッジ部144dの断面積を部分的に減少させるように形成される切欠き(notching)部Nを備え得る。切欠き部Nの断面積の調節は、例えばブリッジ部144dの幅及び/又は厚さの部分的な減少を通じて実現可能である。切欠き部Nが備えられる場合、切欠き部Nが形成された領域における電気抵抗が増加し、これによって過電流の発生時に迅速な電流遮断が可能になる。 The bridge portion 144d may include a notching portion N formed to partially reduce the cross-sectional area of the bridge portion 144d. The adjustment of the cross-sectional area of the notching portion N can be achieved, for example, by partially reducing the width and/or thickness of the bridge portion 144d. When the notching portion N is provided, the electrical resistance in the area where the notching portion N is formed increases, thereby enabling rapid current interruption when an overcurrent occurs.

切欠き部Nは、破断時に発生する異物が電極組立体110の内部に流入することを防止するため、電極組立体110の積層数均一区間と対応する領域に設けられることが好ましい。この領域では、第1無地部146aの分切片の積層数が最大に維持され、これによって重なった分切片がマスク(mask)として機能できるためである。 The notch N is preferably provided in an area corresponding to the uniform number of layers section of the electrode assembly 110 to prevent foreign matter generated during breakage from entering the inside of the electrode assembly 110. This is because the number of layers of the segments of the first uncoated portion 146a is kept at a maximum in this area, allowing the overlapping segments to function as a mask.

切欠き部Nは絶縁テープで覆い包まれ得る。すると、切欠き部Nで発生した熱が外部に発散されないため、過電流がブリッジ部144dを通って流れるとき、切欠き部Nの破断がより迅速に行われる。 The notch N can be wrapped with insulating tape. This prevents heat generated in the notch N from being dissipated to the outside, so that the notch N breaks more quickly when an overcurrent flows through the bridge portion 144d.

図27は、本発明の実施形態による第2集電体176の構造を示した上面図である。 Figure 27 is a top view showing the structure of the second current collector 176 according to an embodiment of the present invention.

図23及び図27を参照すると、第2集電体176は、電極組立体110の下部に配置される。また、前記第2集電体176は、電極組立体110の無地部146bと電池ハウジング171とを電気的に接続させるように構成され得る。第2集電体176は導電性を有する金属材料からなり、無地部146bの折曲表面領域Fと電気的に接続される。また、前記第2集電体176は、電池ハウジング171と電気的に接続される。前記第2集電体176は、周縁部分が電池ハウジング171の内側面と第1ガスケット178bとの間に介在されて固定され得る。具体的には、前記第2集電体176は、周縁部分が電池ハウジング171のビーディング部180の下面と第1ガスケット178bとの間に介在され得る。但し、これによって本発明が限定されることはなく、これと異なり、前記第2集電体176の周縁部分が、ビーディング部180が形成されていない領域で電池ハウジング171の内壁面に溶接されてもよい。 23 and 27, the second current collector 176 is disposed at the lower part of the electrode assembly 110. The second current collector 176 may be configured to electrically connect the uncoated portion 146b of the electrode assembly 110 to the battery housing 171. The second current collector 176 is made of a metal material having electrical conductivity and is electrically connected to the folded surface region F of the uncoated portion 146b. The second current collector 176 may be electrically connected to the battery housing 171. The second current collector 176 may be fixed by being interposed at its peripheral portion between the inner surface of the battery housing 171 and the first gasket 178b. Specifically, the second current collector 176 may be fixed at its peripheral portion between the lower surface of the beading portion 180 of the battery housing 171 and the first gasket 178b. However, this does not limit the present invention, and instead, the peripheral portion of the second current collector 176 may be welded to the inner wall surface of the battery housing 171 in an area where the beading portion 180 is not formed.

前記第2集電体176は、電極組立体110の下部に配置される支持部176a、前記支持部176aから略電極組立体110の半径方向に沿って延在して無地部146bの折曲表面領域Fに結合される第2無地部結合部176b、及び前記支持部176aから略電極組立体110の半径方向を基準に電池ハウジング171の内側面に向かって傾斜して延びて内側面上に結合されるハウジング結合部176cを含み得る。前記第2無地部結合部176bとハウジング結合部176cとは、支持部176aを通じて間接的に連結され、互いに直接的に連結されない。したがって、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー200に外部衝撃が加えられたとき、第2集電体176と電極組立体110との結合部位及び第2集電体176と電池ハウジング171との結合部位に発生する損傷を最小化できる。但し、本発明の一実施形態による第2集電体176は、このように第2無地部結合部176bとハウジング結合部176cとが間接的に連結された構造を有する場合のみに限定されない。例えば、前記第2集電体176は、第2無地部結合部176bとハウジング結合部176cとを間接的に連結させる支持部176aを備えない構造及び/又は無地部146bとハウジング結合部176cとが直接連結された構造を有してもよい。 The second current collector 176 may include a support portion 176a disposed at the bottom of the electrode assembly 110, a second non-coated portion coupling portion 176b extending from the support portion 176a approximately along the radial direction of the electrode assembly 110 and coupled to the bent surface region F of the non-coated portion 146b, and a housing coupling portion 176c extending from the support portion 176a approximately inclined toward the inner surface of the battery housing 171 based on the radial direction of the electrode assembly 110 and coupled to the inner surface. The second non-coated portion coupling portion 176b and the housing coupling portion 176c are indirectly connected to each other through the support portion 176a and are not directly connected to each other. Therefore, when an external impact is applied to the cylindrical battery 200 according to one embodiment of the present invention, damage occurring to the coupling portion between the second current collector 176 and the electrode assembly 110 and the coupling portion between the second current collector 176 and the battery housing 171 can be minimized. However, the second current collector 176 according to an embodiment of the present invention is not limited to the case where the second non-coated portion coupling portion 176b and the housing coupling portion 176c are indirectly connected to each other. For example, the second current collector 176 may have a structure that does not include the support portion 176a that indirectly couples the second non-coated portion coupling portion 176b and the housing coupling portion 176c and/or a structure where the non-coated portion 146b and the housing coupling portion 176c are directly connected to each other.

前記支持部176a及び第2無地部結合部176bは、電極組立体110の下部に配置される。前記第2無地部結合部176bは、無地部146bの折曲表面領域Fと結合される。前記第2無地部結合部176bだけでなく、前記支持部176aも無地部146bと結合され得る。前記第2無地部結合部176bと無地部146bの折曲表面領域Fとはレーザー溶接によって結合され得る。溶接は、超音波溶接、スポット溶接などで代替可能である。前記支持部176a及び第2無地部結合部176bは、電池ハウジング171にビーディング部180が形成された場合、ビーディング部180よりも上側に位置する。 The support portion 176a and the second plain portion joining portion 176b are disposed at the bottom of the electrode assembly 110. The second plain portion joining portion 176b is joined to the folded surface region F of the plain portion 146b. Not only the second plain portion joining portion 176b but also the support portion 176a may be joined to the plain portion 146b. The second plain portion joining portion 176b and the folded surface region F of the plain portion 146b may be joined by laser welding. The welding may be replaced by ultrasonic welding, spot welding, or the like. The support portion 176a and the second plain portion joining portion 176b are located above the beading portion 180 when the beading portion 180 is formed on the battery housing 171.

前記支持部176aは、電極組立体110のコアCに形成される孔と対応する位置に形成される集電体孔176dを備える。互いに連通される前記電極組立体110のコアCと集電体孔176dとは、端子172と第1集電体144の端子結合部144cとの間の溶接のための溶接棒の挿入又はレーザービームの照射のための通路として機能することができる。 The support portion 176a has a collector hole 176d formed at a position corresponding to a hole formed in the core C of the electrode assembly 110. The core C of the electrode assembly 110 and the collector hole 176d, which are connected to each other, can function as a passage for inserting a welding rod for welding between the terminal 172 and the terminal coupling portion 144c of the first collector 144 or for irradiating a laser beam.

前記集電体孔176dは、電極組立体110のコアCに形成された孔の半径rに対して0.5r以上の半径を有し得る。前記集電体孔176dの半径が0.5r~1.0rである場合、円筒形バッテリー200で放出(venting)が起きるとき、ベント圧力によって電極組立体110のコアC付近の分離膜や電極の巻取構造がコアCの外側に押し出される現象が防止される。前記集電体孔176dの半径が1.0rよりも大きいと、コアCが最大に開放されるため、電解質注入工程での電解質の注入が容易になる。 The current collector hole 176d may have a radius of 0.5r c or more with respect to the radius r c of the hole formed in the core C of the electrode assembly 110. When the radius of the current collector hole 176d is 0.5r c to 1.0r c , a phenomenon in which a separator or an electrode winding structure near the core C of the electrode assembly 110 is pushed out of the core C due to vent pressure when venting occurs in the cylindrical battery 200 is prevented. When the radius of the current collector hole 176d is greater than 1.0r c , the core C is maximally opened, making it easier to inject the electrolyte in the electrolyte injection process.

前記第2無地部結合部176bが複数個備えられる場合、複数の第2無地部結合部176bは第2集電体176の支持部176aから略放射状に電池ハウジング171の側壁に向かって延在した形態を有し得る。複数の前記第2無地部結合部176bのそれぞれは、支持部176aの周りに沿って相互に離隔して位置し得る。 When a plurality of the second uncoated portion joints 176b are provided, the second uncoated portion joints 176b may extend radially from the support portion 176a of the second current collector 176 toward the side wall of the battery housing 171. Each of the second uncoated portion joints 176b may be spaced apart from one another along the circumference of the support portion 176a.

前記ハウジング結合部176cは、複数個備えられ得る。この場合、複数のハウジング結合部176cは、第2集電体176の中心部から略放射状に電池ハウジング171の側壁に向かって延在した形態を有し得る。これにより、前記第2集電体176と電池ハウジング171との間の電気的接続は複数の地点で行われ得る。このように複数の地点で電気的接続のための結合が行われることで、結合面積を極大化して電気抵抗を最小化できる。複数の前記ハウジング結合部176cのそれぞれは、支持部176aの周りに沿って相互に離隔して位置し得る。隣接する第2無地部結合部176b同士の間には、少なくとも一つのハウジング結合部176cが位置し得る。複数の前記ハウジング結合部176cは、電池ハウジング171の内側面のうち、例えばビーディング部180に結合され得る。前記ハウジング結合部176cは、特にビーディング部180の下面にレーザー溶接を通じて結合され得る。溶接は、超音波溶接、スポット溶接などで代替可能である。このようにビーディング部180上に複数のハウジング結合部176cを溶接結合させることで、電流経路を放射状に分散させて円筒形バッテリー200の抵抗水準を約4mΩ以下に制限することができる。また、ビーディング部180の下面を電池ハウジング171の上面に略平行な方向、すなわち電池ハウジング171の側壁に略垂直な方向に沿って延びた形態にし、ハウジング結合部176cも同じ方向、すなわち半径方向及び円周方向に沿って延びた形態にすることで、ハウジング結合部176cをビーディング部180上に安定的に接触させることができる。また、このように前記ハウジング結合部176cがビーディング部180の平坦部上に安定的に接触することで、二つの部品間の溶接が円滑に行われ、これによって二つの部品間の結合力が向上し、結合部位における抵抗増加が最小化される。 The housing coupling portion 176c may be provided in a plurality of pieces. In this case, the plurality of housing coupling portions 176c may have a shape extending from the center of the second collector 176 toward the side wall of the battery housing 171 in a substantially radial manner. Thus, the electrical connection between the second collector 176 and the battery housing 171 may be performed at a plurality of points. By performing coupling for electrical connection at a plurality of points in this manner, the coupling area can be maximized and electrical resistance can be minimized. Each of the plurality of housing coupling portions 176c may be located apart from each other along the circumference of the support portion 176a. At least one housing coupling portion 176c may be located between adjacent second non-coating portion coupling portions 176b. The plurality of housing coupling portions 176c may be coupled to, for example, the beading portion 180 of the inner surface of the battery housing 171. The housing coupling portion 176c may be coupled to the lower surface of the beading portion 180, in particular, through laser welding. Welding may be replaced with ultrasonic welding, spot welding, or the like. By welding a plurality of housing coupling parts 176c onto the beading part 180 in this way, the current path can be dispersed radially, limiting the resistance level of the cylindrical battery 200 to about 4 mΩ or less. In addition, the lower surface of the beading part 180 is formed to extend in a direction approximately parallel to the upper surface of the battery housing 171, i.e., in a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 171, and the housing coupling parts 176c are also formed to extend in the same direction, i.e., in the radial and circumferential directions, so that the housing coupling parts 176c can be stably contacted onto the beading part 180. In addition, as the housing coupling parts 176c are stably contacted onto the flat part of the beading part 180 in this way, the welding between the two parts is smoothly performed, thereby improving the bonding strength between the two parts and minimizing the increase in resistance at the bonding site.

前記ハウジング結合部176cは、電池ハウジング171の内側面上に結合される接触部176e、及び支持部176aと接触部176eとの間を連結する連結部176fを含み得る。 The housing coupling portion 176c may include a contact portion 176e that is coupled to the inner surface of the battery housing 171, and a coupling portion 176f that connects between the support portion 176a and the contact portion 176e.

前記接触部176eは、電池ハウジング171の内側面上に結合される。前記電池ハウジング171にビーディング部180が形成される場合、前記接触部176eは、上述したようにビーディング部180上に結合され得る。より具体的には、前記接触部176eは、電池ハウジング171に形成されたビーディング部180の下面に形成された平坦部に電気的に接続され得、ビーディング部180の下面と第1ガスケット178bとの間に介在され得る。この場合、安定的な接触及び結合のため、接触部176eはビーディング部180において電池ハウジング171の円周方向に沿って所定の長さだけ延びた形態を有し得る。 The contact portion 176e is coupled to the inner surface of the battery housing 171. When the beading portion 180 is formed on the battery housing 171, the contact portion 176e may be coupled to the beading portion 180 as described above. More specifically, the contact portion 176e may be electrically connected to a flat portion formed on the lower surface of the beading portion 180 formed on the battery housing 171, and may be interposed between the lower surface of the beading portion 180 and the first gasket 178b. In this case, for stable contact and coupling, the contact portion 176e may have a shape that extends a predetermined length along the circumferential direction of the battery housing 171 at the beading portion 180.

連結部176fは鈍角に折り曲げられ得る。折曲地点は連結部176fの中間地点よりも上側であり得る。連結部176fが折り曲げられれば、接触部176eがビーディング部180の平坦面に安定的に支持される。連結部176fは折曲地点を基準にして下部と上部とに分けられ、下部の長さが上部よりも大きくなり得る。また、支持部176aの表面を基準にした傾斜角は、折曲地点の下部が上部よりもさらに大きくなり得る。連結部176fが折り曲げられれば、電池ハウジング171の垂直方向に加えられる圧力(力)を緩衝可能である。一例として、電池ハウジング171のサイジング工程で接触部176eに圧力が伝達され、接触部176eが支持部176aに向かって垂直に移動する場合、連結部176fの折曲地点が上側に移動しながら連結部176fが変形され、これを通じて応力ストレスを緩衝させることができる。 The connecting portion 176f may be bent at an obtuse angle. The bending point may be above the midpoint of the connecting portion 176f. When the connecting portion 176f is bent, the contact portion 176e is stably supported on the flat surface of the beading portion 180. The connecting portion 176f may be divided into a lower portion and an upper portion based on the bending point, and the length of the lower portion may be greater than that of the upper portion. Also, the inclination angle based on the surface of the support portion 176a may be greater at the lower portion of the bending point than at the upper portion. When the connecting portion 176f is bent, it is possible to buffer pressure (force) applied in the vertical direction of the battery housing 171. For example, when pressure is transmitted to the contact portion 176e during the sizing process of the battery housing 171 and the contact portion 176e moves vertically toward the support portion 176a, the bending point of the connecting portion 176f moves upward and the connecting portion 176f is deformed, thereby buffering stress.

一方、前記第2集電体176の中心部から電極組立体110の半径方向に沿って第2無地部結合部176bの端部に至る最大距離は、ビーディング部180が形成された領域における電池ハウジング171の内径、すなわち電池ハウジング171の最小内径と同一であるか又はより小さく形成されることが好ましい。これは、電池ハウジング171を高さ方向に沿って圧縮するサイジング工程時に、第2無地部結合部176bの端部が電極組立体110の周縁を押し付ける現象を防止するためである。 Meanwhile, it is preferable that the maximum distance from the center of the second collector 176 to the end of the second uncoated portion joining portion 176b along the radial direction of the electrode assembly 110 is equal to or smaller than the inner diameter of the battery housing 171 in the region where the beading portion 180 is formed, i.e., the minimum inner diameter of the battery housing 171. This is to prevent the end of the second uncoated portion joining portion 176b from pressing against the periphery of the electrode assembly 110 during the sizing process in which the battery housing 171 is compressed along the height direction.

第2無地部結合部176bは孔176gを含む。孔176gは、電解質が移動する通路として使用され得る。第2無地部結合部176bと折曲表面領域Fとの溶接によって形成される溶接パターン176hは、電極組立体110の半径方向に沿って延びる構造を有し得る。溶接パターン176hは、線パターン又は点パターンの配列であり得る。 The second uncoated joint portion 176b includes holes 176g. The holes 176g can be used as a passage for electrolyte movement. The weld pattern 176h formed by welding the second uncoated joint portion 176b to the folded surface region F can have a structure extending along the radial direction of the electrode assembly 110. The weld pattern 176h can be an array of line patterns or dot patterns.

前記溶接パターン176hは、溶接領域に該当する。したがって、前記溶接パターン176hは、電極組立体110の下部に位置した折曲表面領域Fの積層数均一区間b1と50%以上重畳することが好ましい。積層数均一区間b1と重畳しない溶接パターン176hは、積層数減少区間b2と重畳し得る。より好ましくは、溶接パターン176h全体が折曲表面領域Fの積層数均一区間b1と重畳し得る。溶接パターン176hが形成されている地点の上部にある折曲表面領域Fのうちの積層数均一区間b1、及び選択的に積層数減少区間b2は、分切片の積層数が10以上であることが好ましい。 The welding pattern 176h corresponds to a welding region. Therefore, it is preferable that the welding pattern 176h overlaps with the uniform layer number section b1 of the folded surface region F located at the bottom of the electrode assembly 110 by 50% or more. The welding pattern 176h that does not overlap with the uniform layer number section b1 may overlap with the reduced layer number section b2. More preferably, the entire welding pattern 176h may overlap with the uniform layer number section b1 of the folded surface region F. It is preferable that the number of layers of the divided pieces is 10 or more in the uniform layer number section b1 and, optionally, the reduced layer number section b2 of the folded surface region F located above the point where the welding pattern 176h is formed.

上述した第1集電体144と第2集電体176とは外径が異なる。外径は、折曲表面領域Fと集電体との接触領域の外側端の外径である。外径は、電極組立体のコアCの中心を通る直線と接触領域の端部とが交わる二つの地点間の距離のうちの最大値で定義される。第2集電体176は、ビーディング部180の内側に位置するため、その外径が第1集電体144の外径よりも小さい。また、第1集電体144の溶接パターン144fの長さは第2集電体176の溶接パターン176hの長さよりもさらに長い。好ましくは、溶接パターン144f及び溶接パターン176hは、コアCの中心を基準にして実質的に同じ地点から外周側に延在し得る。 The first current collector 144 and the second current collector 176 have different outer diameters. The outer diameter is the outer diameter of the outer end of the contact area between the folded surface area F and the current collector. The outer diameter is defined as the maximum value of the distance between the two points where a straight line passing through the center of the core C of the electrode assembly intersects with the end of the contact area. The second current collector 176 is located inside the beading portion 180, so its outer diameter is smaller than that of the first current collector 144. In addition, the length of the welding pattern 144f of the first current collector 144 is longer than the length of the welding pattern 176h of the second current collector 176. Preferably, the welding pattern 144f and the welding pattern 176h may extend from substantially the same point on the outer periphery with respect to the center of the core C.

本発明の実施形態による円筒形バッテリー170、180、200、220は、上部で電気的接続を行うことができる。 The cylindrical batteries 170, 180, 200, and 220 according to embodiments of the present invention can have electrical connections at the top.

図28は複数の円筒形バッテリー200が電気的に接続された状態を示した上面図であり、図29は図28の部分拡大図である。円筒形バッテリー200は、他の構造の円筒形バッテリー170、180、220で代替可能である。 Figure 28 is a top view showing a state in which multiple cylindrical batteries 200 are electrically connected, and Figure 29 is a partially enlarged view of Figure 28. The cylindrical battery 200 can be replaced with cylindrical batteries 170, 180, 220 of other structures.

図28及び図29を参照すると、複数の円筒形バッテリー200は、バスバー210を用いて円筒形バッテリー200の上部で直列及び並列に連結され得る。円筒形バッテリー200の個数はバッテリーパックの容量を考慮して増減可能である。 Referring to FIG. 28 and FIG. 29, a plurality of cylindrical batteries 200 can be connected in series and parallel at the top of the cylindrical batteries 200 using bus bars 210. The number of cylindrical batteries 200 can be increased or decreased depending on the capacity of the battery pack.

各円筒形バッテリー200において、端子172は正の極性を有し、電池ハウジング171の端子172周辺の扁平面171aは負の極性を有し得る。勿論、その反対も可能である。 In each cylindrical battery 200, the terminal 172 may have a positive polarity and the flat surface 171a around the terminal 172 of the battery housing 171 may have a negative polarity. Of course, the opposite is also possible.

好ましくは、複数の円筒形バッテリー200は複数の列と行で配置され得る。図面において、列は上下方向であり、行は左右方向である。また、空間効率性を最大化するため、円筒形バッテリー200は最密パッキング構造(closest packing structure)で配置され得る。最密パッキング構造は、電池ハウジング171の外側に露出した端子172の中心同士を連結したとき、正三角形が描かれる場合に形成される。好ましくは、バスバー210は、同一列に配置された円筒形バッテリー200を互いに並列に連結し、隣接する二つの列に配置された円筒形バッテリー200同士を直列に連結する。 Preferably, the cylindrical batteries 200 may be arranged in a number of rows and columns. In the drawings, the rows are in the vertical direction and the rows are in the horizontal direction. In addition, to maximize space efficiency, the cylindrical batteries 200 may be arranged in a close packing structure. The close packing structure is formed when an equilateral triangle is drawn when the centers of the terminals 172 exposed to the outside of the battery housing 171 are connected to each other. Preferably, the bus bar 210 connects the cylindrical batteries 200 arranged in the same row in parallel with each other, and connects the cylindrical batteries 200 arranged in two adjacent rows in series.

好ましくは、バスバー210は、直列及び並列接続のため、ボディ部211、複数の第1バスバー端子212、及び複数の第2バスバー端子213を含み得る。 Preferably, the busbar 210 may include a body portion 211, a plurality of first busbar terminals 212, and a plurality of second busbar terminals 213 for series and parallel connection.

前記ボディ部211は、隣接する端子172同士の間で円筒形バッテリー200の列に沿って延び得る。代案的に、前記ボディ部211は、円筒形バッテリー200の列に沿って延びるが、ジグザグ状のように規則的に折り曲げられてもよい。 The body portion 211 may extend along the row of cylindrical batteries 200 between adjacent terminals 172. Alternatively, the body portion 211 may extend along the row of cylindrical batteries 200 but be folded in a regular pattern, such as a zigzag pattern.

複数の第1バスバー端子212は、ボディ部211の一側から延びて、一側に位置した円筒形バッテリー200の端子172と電気的に結合され得る。第1バスバー端子212と端子172との電気的結合は、レーザー溶接、超音波溶接などで行われ得る。 The first busbar terminals 212 may extend from one side of the body portion 211 and be electrically coupled to the terminals 172 of the cylindrical battery 200 located on one side. The electrical coupling between the first busbar terminals 212 and the terminals 172 may be performed by laser welding, ultrasonic welding, etc.

複数の第2バスバー端子213は、ボディ部211の他側から延びて、他側に位置した端子172周辺の扁平面171aに電気的に接続され得る。第2バスバー端子213と扁平面171aとの電気的結合は、レーザー溶接、超音波溶接などで行われ得る。 The second busbar terminals 213 may extend from the other side of the body portion 211 and be electrically connected to the flat surface 171a around the terminals 172 located on the other side. The electrical connection between the second busbar terminals 213 and the flat surface 171a may be performed by laser welding, ultrasonic welding, or the like.

好ましくは、前記ボディ部211、複数の第1バスバー端子212、及び複数の第2バスバー端子213は、一つの導電性金属板から構成され得る。金属板は、例えばアルミニウム板又は銅板であり得るが、本発明がこれに限定されることはない。変形例として、前記ボディ部211、複数の第1バスバー端子212、及び第2バスバー端子213を別個のピース単位で製作した後、それぞれを溶接などで結合してもよい。 Preferably, the body portion 211, the plurality of first busbar terminals 212, and the plurality of second busbar terminals 213 may be formed from a single conductive metal plate. The metal plate may be, for example, an aluminum plate or a copper plate, but the present invention is not limited thereto. As a variant, the body portion 211, the plurality of first busbar terminals 212, and the second busbar terminals 213 may be manufactured as separate pieces and then joined together by welding or the like.

上述した本発明の一実施形態による円筒形バッテリー200は、折曲表面領域Fを通じる溶接面積の拡大、第2集電体176を用いた電流経路(path)の多重化、電流経路長さの最小化などを通じて抵抗が最小化された構造を有する。正極と負極との間、すなわち端子172とその周辺の扁平面171aとの間で抵抗測定器によって測定される円筒形バッテリー200のAC抵抗は、急速充電に適した0.5mΩ~4mΩ、好ましくは1mΩ~4mΩであり得る。 The cylindrical battery 200 according to one embodiment of the present invention has a structure in which resistance is minimized by expanding the welding area through the folded surface region F, multiplying the current path using the second current collector 176, and minimizing the length of the current path. The AC resistance of the cylindrical battery 200 measured by a resistance meter between the positive and negative electrodes, i.e., between the terminal 172 and the surrounding flat surface 171a, may be 0.5 mΩ to 4 mΩ, and preferably 1 mΩ to 4 mΩ, which is suitable for fast charging.

本発明の一実施形態による円筒形バッテリー200は、正の極性を有する端子172と負の極性を有する扁平面171aとが同じ方向に位置しているため、バスバー210を用いて円筒形バッテリー200同士の電気的接続を容易に実現することができる。 In one embodiment of the present invention, the cylindrical battery 200 has a terminal 172 with a positive polarity and a flat surface 171a with a negative polarity positioned in the same direction, so that electrical connection between cylindrical batteries 200 can be easily achieved using a bus bar 210.

また、円筒形バッテリー200の端子172及びその周辺の扁平面171aは面積が広いため、バスバー210の結合面積を十分に確保して円筒形バッテリー200を含むバッテリーパックの抵抗を十分に下げることができる。 In addition, the terminal 172 of the cylindrical battery 200 and the surrounding flat surface 171a have a large area, so that the connection area of the bus bar 210 is sufficiently secured, and the resistance of the battery pack including the cylindrical battery 200 can be sufficiently reduced.

また、円筒形バッテリー200の上部で電気的配線を実行することができるため、バッテリーモジュール/パックの単位体積当たりエネルギー密度を極大化することができる。 In addition, electrical wiring can be performed on the top of the cylindrical battery 200, maximizing the energy density per unit volume of the battery module/pack.

上述した実施形態(変形形態)による円筒形バッテリーは、バッテリーパックの製造に使用される。 The cylindrical battery according to the above-described embodiment (variant) is used to manufacture a battery pack.

図30は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。 Figure 30 is a diagram showing the configuration of a battery pack according to one embodiment of the present invention.

図30を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック300は、円筒形バッテリー301が電気的に接続された集合体、及びそれを収容するパックハウジング302を含む。円筒形バッテリー301は、上述した実施形態(変形形態)によるバッテリーのうちのいずれか一つであり得る。図示の便宜上、円筒形バッテリー301の電気的接続のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品は示されていない。 Referring to FIG. 30, a battery pack 300 according to one embodiment of the present invention includes an assembly to which cylindrical batteries 301 are electrically connected, and a pack housing 302 that accommodates the cylindrical batteries. The cylindrical batteries 301 may be any one of the batteries according to the above-described embodiments (variants). For convenience of illustration, components such as bus bars, cooling units, and external terminals for electrical connection of the cylindrical batteries 301 are not shown.

バッテリーパック300は、自動車に搭載される。自動車は、一例として、電気自動車、ハイブリッド自動車又はプラグインハイブリッド自動車であり得る。自動車は、四輪自動車又は二輪自動車を含む。 The battery pack 300 is mounted on a vehicle. The vehicle may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle. The vehicle may include a four-wheeled vehicle or a two-wheeled vehicle.

図31は、図30のバッテリーパック300を含む自動車を説明するための図である。 Figure 31 is a diagram illustrating a vehicle including the battery pack 300 of Figure 30.

図31を参照すると、本発明の一実施形態による自動車Vは、本発明の一実施形態によるバッテリーパック300を含む。自動車Vは、本発明の一実施形態によるバッテリーパック300から電力の供給を受けて動作する。 Referring to FIG. 31, an automobile V according to one embodiment of the present invention includes a battery pack 300 according to one embodiment of the present invention. The automobile V operates by receiving power from the battery pack 300 according to one embodiment of the present invention.

本発明の一実施形態によれば、電極組立体の上側及び下側に突出した無地部自体を電極タブとして使用することで、バッテリーの内部抵抗を下げてエネルギー密度を増加させることができる。 According to one embodiment of the present invention, the uncoated portions protruding from the upper and lower sides of the electrode assembly themselves can be used as electrode tabs, thereby reducing the internal resistance of the battery and increasing the energy density.

また、本発明の一実施形態によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、電池ハウジングのビーディング部を形成する過程で電極組立体と電池ハウジングの内周面とが干渉せず、電極組立体の部分的変形による円筒形バッテリーの内部短絡を防止することができる。 In addition, according to one embodiment of the present invention, the structure of the uncoated portion of the electrode assembly is improved so that the electrode assembly does not interfere with the inner surface of the battery housing during the process of forming the beading portion of the battery housing, preventing an internal short circuit in a cylindrical battery due to partial deformation of the electrode assembly.

また、本発明の一実施形態によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に無地部が破れる現象を防止し、無地部の重畳層数を十分に増加させて集電体の溶接強度を向上させることができる。 In addition, according to one embodiment of the present invention, the structure of the uncoated portion of the electrode assembly is improved to prevent the uncoated portion from tearing when it is bent, and the number of overlapping layers of the uncoated portion is sufficiently increased to improve the welding strength of the current collector.

また、本発明の一実施形態によれば、分切片グループ間の間隔を調節することで、予め定義された複数の領域に分切片グループを電極組立体の半径方向に沿って放射状に配列することができる。この場合、分切片の折曲表面領域を円周方向において分離させ、折曲表面領域間の領域を通じて電解質を含浸させることで、電解質含浸速度を改善することができる。 Furthermore, according to one embodiment of the present invention, the segment groups can be arranged radially along the radial direction of the electrode assembly in a number of predefined regions by adjusting the spacing between the segment groups. In this case, the folded surface regions of the segment can be separated in the circumferential direction and the electrolyte can be impregnated through the regions between the folded surface regions, thereby improving the electrolyte impregnation speed.

また、本発明の一実施形態によれば、電極の無地部に分切片構造を適用し、分切片の寸法(幅、高さ、離隔ピッチ)を最適化させて溶接ターゲット領域として使用される領域の分切片の積層数を十分に増加させることによって、集電体が溶接される領域の物性を改善することができる。 In addition, according to one embodiment of the present invention, a segment structure is applied to the uncoated portion of the electrode, and the dimensions of the segments (width, height, and spacing pitch) are optimized to sufficiently increase the number of segments stacked in the area used as the welding target area, thereby improving the physical properties of the area where the current collector is welded.

また、本発明の一実施形態によれば、分切片の折り曲げによって形成された折曲表面領域に集電体を広い面積で溶接させた構造を適用することで、エネルギー密度が向上し、抵抗が減少した電極組立体を提供することができる。 In addition, according to one embodiment of the present invention, by applying a structure in which a current collector is welded over a wide area to the folded surface area formed by bending the divided pieces, it is possible to provide an electrode assembly with improved energy density and reduced resistance.

また、本発明の一実施形態によれば、上部で電気的配線を実行できるようにデザインが改善された円筒形バッテリーを提供することができる。 Furthermore, according to one embodiment of the present invention, a cylindrical battery with an improved design is provided that allows electrical wiring to be performed at the top.

また、本発明の一実施形態によれば、電極組立体のコアに隣接した無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に電極組立体のコアにある空洞が閉塞されることを防止し、電解質注入工程及び電池ハウジング(又は端子)と集電体との溶接工程を容易に行うことができる。 In addition, according to one embodiment of the present invention, the structure of the uncoated portion adjacent to the core of the electrode assembly is improved to prevent the cavity in the core of the electrode assembly from being blocked when the uncoated portion is bent, facilitating the electrolyte injection process and the welding process between the battery housing (or terminal) and the current collector.

また、本発明の一実施形態によれば、内部抵抗が低く、内部短絡が防止されて、集電体と無地部との溶接強度が向上した構造を有する円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。 In addition, according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a cylindrical battery having a structure in which the internal resistance is low, internal short circuits are prevented, and the welding strength between the current collector and the uncoated portion is improved, as well as a battery pack and a vehicle including the cylindrical battery.

特に、本発明は、高さ対比直径の比が0.4以上であって、抵抗が4mΩ以下である円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。 In particular, the present invention provides a cylindrical battery having a height-to-diameter ratio of 0.4 or more and a resistance of 4 mΩ or less, and a battery pack and a vehicle including the cylindrical battery.

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention has been described using limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of the technical concept of the present invention and the scope of the claims by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains.

10 正極
10a 正極無地部
11 負極
11a 負極無地部
12 分離膜
20 集電体
21 活物質
22 無地部
30、31 集電体
32 無地部
33 空洞
34 周縁領域
40 電極
41 集電体
42 活物質層
43 無地部
44 絶縁層
45 電極
50 電極
53b 側部
60 電極
61 分切片
61g 分切片整列部
63 切断溝
63a 底部
63b 側辺
63c ラウンド部
70 電極
80 電極組立体
81 端部
90 電極組立体
91 端部
92 最外側
100 電極組立体
101 端部
102 コア
110 電極組立体
111 端部
112 コア
120 電極組立体
121 端部
122 コア
130 電極組立体
131 端部
132 コア
140 円筒形バッテリー
141 電極組立体
142 電池ハウジング
143 密封体
143a キャップ
143b 第1ガスケット
143c 連結プレート
143d 突出部
144 第1集電体
144a 周縁部
144b 第1無地部結合部
144c 端子結合部
144d ブリッジ部
144e テーパー部
144f 溶接パターン
145 第2集電体
146 絶縁体
146a 第1無地部
146a 無地部
146b 第2無地部
146b 無地部
147 ビーディング部
148 クリンピング(crimping)部
149 リード
150 円筒形バッテリー
151 リード孔
152 ベント部
160 円筒形バッテリー
170 円筒形バッテリー
171 電池ハウジング
171a 扁平面
172 端子
172a 端子露出部
172b 端子挿入部
172c 平坦部
173 第2ガスケット
173a ガスケット露出部
173b ガスケット挿入部
174 絶縁体
175 領域
176 第2集電体
176a 支持部
176b 第2無地部結合部
176c ハウジング結合部
176d 集電体孔
176e 接触部
176f 連結部
176g 孔
176h 溶接パターン
178 密封体
178a キャップ
178b 第1ガスケット
179 ベント部
180 円筒形バッテリー
180 ビーディング部
181 クリンピング部
190 円筒形バッテリー
200 円筒形バッテリー
210 円筒形バッテリー
210 バスバー
211 ボディ部
212 第1バスバー端子
213 第2バスバー端子
220 円筒形バッテリー
300 バッテリーパック
301 円筒形バッテリー
302 パックハウジング
10 Positive electrode 10a Positive electrode uncoated portion 11 Negative electrode 11a Negative electrode uncoated portion 12 Separator 20 Current collector 21 Active material 22 Uncoated portion 30, 31 Current collector 32 Uncoated portion 33 Cavity 34 Peripheral region 40 Electrode 41 Current collector 42 Active material layer 43 Uncoated portion 44 Insulating layer 45 Electrode 50 Electrode 53b Side portion 60 Electrode 61 Segment 61g Segment alignment portion 63 Cut groove 63a Bottom 63b Side edge 63c Rounded portion 70 Electrode 80 Electrode assembly 81 End 90 Electrode assembly 91 End 92 Outermost portion 100 Electrode assembly 101 End 102 Core 110 Electrode assembly 111 End 112 Core 120 Electrode assembly 121 End 122 Core 130 Electrode assembly 131 End 132 Core 140 Cylindrical battery 141 Electrode assembly 142 Battery housing 143 Sealing body 143a Cap 143b First gasket 143c Connection plate 143d Protrusion 144 First current collector 144a Edge 144b First uncoated portion coupling portion 144c Terminal coupling portion 144d Bridge portion 144e Tapered portion 144f Welding pattern 145 Second current collector 146 Insulator 146a First uncoated portion 146a Uncoated portion 146b Second uncoated portion 146b Uncoated portion 147 Beading portion 148 Crimping portion 149 Lead 150 Cylindrical battery 151 Lead hole 152 Vent portion 160 Cylindrical battery 170 Cylindrical battery 171 Battery housing 171a Flat surface 172 Terminal 172a Terminal exposed portion 172b Terminal insertion portion 172c Flat portion 173 Second gasket 173a Gasket exposed portion 173b Gasket insertion portion 174 Insulator 175 Region 176 Second current collector 176a Support portion 176b Second uncoated portion coupling portion 176c Housing coupling portion 176d Current collector hole 176e Contact portion 176f Connection portion 176g Hole 176h Welding pattern 178 Sealing body 178a Cap 178b First gasket 179 Vent portion 180 Cylindrical battery 180 Beading portion 181 Crimping portion 190 Cylindrical battery 200 Cylindrical battery 210 Cylindrical battery 210 Busbar 211 Body portion 212 First busbar terminal 213 Second busbar terminal 220 Cylindrical battery 300 Battery pack 301 Cylindrical battery 302 Pack housing

Claims (36)

第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体であって、
前記第1電極は、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている第1活物質部、及び活物質層がコーティングされていない第1無地部を含み、
前記第1無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている分切片区間を含み、
前記分切片区間は、前記巻取方向に沿ってグループ間離隔間隔を介して配置された複数の分切片グループを含み、
前記電極組立体の一側端面は、複数の前記分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う分切片整列部の間において前記第1活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、
前記分切片整列部に含まれた分切片は、前記コアに向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し、
前記分離膜の端部は、複数の前記切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から予め設定された距離以内で離隔しており、
前記予め設定された距離は、前記折曲表面領域を形成する分切片の最小高さの30%である、電極組立体。
An electrode assembly in which a core and an outer circumferential surface are defined by winding a first electrode, a second electrode, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode around a winding shaft,
The first electrode includes a first active material portion coated with an active material layer along a winding direction, and a first uncoated portion not coated with an active material layer,
The first uncoated portion includes a plurality of segment sections that are divided into a plurality of segment sections that can be independently folded by a plurality of cutting grooves provided along a winding direction,
The portion segment section includes a plurality of portion segment groups arranged at intervals between the groups along the winding direction,
one end surface of the electrode assembly includes a plurality of segment alignment portions in which the plurality of segment groups are aligned along a radial direction, and an electrolyte-impregnated portion in which an end of the first active material portion is exposed between adjacent segment alignment portions in a circumferential direction between the segment alignment portions, the end of the first active material portion being exposed between turns of a separator;
the segments included in the segment alignment portion are bent toward the core to form a bent surface region;
an end of the separation membrane is spaced apart from a reference line extending in a winding axis direction along positions corresponding to the plurality of cutting grooves by a predetermined distance or less;
The predetermined distance is 30% of a minimum height of segments forming the folded surface area.
前記折曲表面領域は扇形状である、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein the folded surface area is fan-shaped. 前記折曲表面領域に配置された各分切片グループの巻取方向の幅が、コア側から外周側に向かって段階的に又は徐々に増加する、請求項2に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 2, wherein the width in the winding direction of each segment group arranged in the folded surface region increases stepwise or gradually from the core side to the outer periphery side. 前記折曲表面領域に配置された各分切片グループに含まれた分切片の個数が、コア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加する、請求項2に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 2, wherein the number of segments included in each segment group arranged in the folded surface region increases gradually or stepwise from the core side toward the outer periphery side. 同一分切片グループに含まれた分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、下部内角、及び巻取方向の離隔ピッチから選択された一つ以上が同じである、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein the segments included in the same segment group have the same one or more selected from the width in the winding direction, the height in the winding axial direction, the lower interior angle, and the spacing pitch in the winding direction. 第1巻回ターンに位置した分切片グループに含まれた分切片は、第1巻回ターンよりも外側に位置した第2巻回ターンに位置した分切片グループに含まれた分切片よりも、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、下部内角、及び巻取方向の離隔ピッチから選択された一つ以上が小さい、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein the segment included in the segment group located in the first winding turn is smaller than the segment included in the segment group located in the second winding turn located outside the first winding turn in one or more selected from the width in the winding direction, the height in the winding axis direction, the lower inner angle, and the separation pitch in the winding direction. 異なる巻回ターンに位置した分切片グループに含まれた分切片の巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、下部内角、及び巻取方向の離隔ピッチから選択された一つ以上が、巻回ターンの半径が増加するにつれて徐々に又は段階的に増加する、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein one or more of the width in the winding direction, the height in the winding axial direction, the lower interior angle, and the separation pitch in the winding direction of the segments included in the segment groups located on different winding turns increases gradually or stepwise as the radius of the winding turn increases. 前記折曲表面領域が四角形、台形又は平行四辺形の形状を有する、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein the folded surface area has a rectangular, trapezoidal, or parallelogram shape. 前記折曲表面領域及び前記電解質含浸部は、前記コアを基準にして放射状に延びている、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein the folded surface area and the electrolyte-impregnated portion extend radially relative to the core. 前記コアの中心と前記折曲表面領域に近似的に対応する図形の幾何中心とを連結した線を角度測定線と定義するとき、円周方向において隣り合う折曲表面領域の角度測定線間の角度が略等しい、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 1, in which, when a line connecting the center of the core and the geometric center of a figure that approximately corresponds to the folded surface region is defined as an angle measurement line, the angles between the angle measurement lines of adjacent folded surface regions in the circumferential direction are approximately equal. 前記角度が、実質的に30°、40°、45°、60°、72°、90°、120°又は180°である、請求項10に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 10, wherein the angle is substantially 30°, 40°, 45°, 60°, 72°, 90°, 120°, or 180°. 前記分切片整列部に含まれた分切片グループの少なくとも一部は、巻回ターンの半径が増加するにつれて前記巻取軸を基準に時計回り又は反時計回りに回転した状態である、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 1, wherein at least some of the segment groups included in the segment alignment section are rotated clockwise or counterclockwise around the winding shaft as the radius of the winding turn increases. 前記巻取軸を基準に時計回り又は反時計回りに回転した状態である分切片グループの回転量が、前記巻回ターンの半径が増加するにつれて増加する、請求項12に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 12, wherein the amount of rotation of the segment group when rotated clockwise or counterclockwise about the winding shaft increases as the radius of the winding turn increases. 前記巻取方向に沿って前記第1無地部と前記活物質層との境界領域を覆う絶縁層をさらに含み、
前記絶縁層と前記切断溝との間にギャップが設けられている、請求項1に記載の電極組立体。
an insulating layer covering a boundary area between the first non-coating portion and the active material layer along the winding direction,
The electrode assembly of claim 1 , wherein a gap is provided between the insulating layer and the kerf.
前記ギャップが前記巻取方向に沿って変化する、請求項14に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 14, wherein the gap varies along the winding direction. 前記第1電極の所定領域において、前記ギャップが他の領域よりも増加又は減少している、請求項15に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 15, wherein the gap is increased or decreased in a predetermined region of the first electrode compared to other regions. 前記第1電極の所定領域において、前記ギャップが前記巻取方向と平行な一方向に沿って徐々に又は段階的に増加している、請求項15に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 15, wherein in a given region of the first electrode, the gap increases gradually or stepwise along a direction parallel to the winding direction. 前記ギャップが0.2mm~4mmである、請求項14に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 14, wherein the gap is between 0.2 mm and 4 mm. 前記絶縁層が前記巻取軸方向に沿って前記分離膜の外側に露出している、請求項14に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 14, wherein the insulating layer is exposed to the outside of the separator along the winding axis direction. 前記絶縁層は、前記活物質層よりも薄くて前記分離膜と離隔して配置される、請求項15に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 15, wherein the insulating layer is thinner than the active material layer and is disposed apart from the separator. 前記分切片整列部は、前記電極組立体のコア側から外周側に分切片の高さが第1高さh~第N-1高さhN-1(Nは3以上の自然数)まで段階的に増加する高さ可変区間、及び第N高さh(hN-1より大きい)で均一に維持される高さ均一区間を含む、請求項1に記載の電極組立体。 2. The electrode assembly of claim 1, wherein the segment alignment portion includes a height variable section in which the height of the segment increases stepwise from a first height h 1 to an N-1th height h N-1 (N is a natural number greater than or equal to 3) from a core side to an outer periphery of the electrode assembly, and a height uniform section in which the height of the segment is uniformly maintained at an Nth height h N (greater than h N- 1). 高さh(kは1~Nの自然数)を有する分切片が含まれた巻回ターンの開始半径をrと定義するとき、前記電極組立体のコアは、前記rに位置した分切片の折曲部によって直径の90%以上が閉塞されない、請求項21に記載の電極組立体。 22. The electrode assembly of claim 21, wherein when a starting radius of a winding turn including a segment having a height hk (k is a natural number from 1 to N) is defined as rk , 90% or more of the diameter of the core of the electrode assembly is not blocked by the bend of the segment located at rk . 高さh(kは1~Nの自然数)を有する分切片が含まれた巻回ターンの開始半径をr、コアの半径をrとするとき、分切片の高さhが下記の数式
2mm≦h≦r-α×r(αは0.90~1)
を満たす、請求項21に記載の電極組立体。
When the starting radius of a winding turn including a segment having a height hk (k is a natural number from 1 to N) is rk and the radius of the core is rc , the height hk of the segment satisfies the following formula: 2mm≦ hk ≦rk- α × rc (α is 0.90 to 1).
The electrode assembly of claim 21 ,
前記分切片整列部は、前記巻取軸方向に沿った断面を基準にして、半径方向に沿って順に、分切片が存在しない分切片省略区間、分切片の高さが変わる高さ可変区間、及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、複数の前記分切片は、前記高さ可変区間及び前記高さ均一区間に配置されている、請求項1に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 1, wherein the segment alignment section includes, in order along the radial direction based on a cross section along the winding axis, a segment-free section where no segments are present, a height-variable section where the height of the segments varies, and a height-uniform section where the height of the segments is uniform, and a plurality of the segment segments are arranged in the height-variable section and the height-uniform section. 前記電極組立体のコアの中心を基準にして、前記折曲表面領域の任意の半径位置で前記巻取軸方向と平行な仮想の線と交わる分切片の個数を該当半径位置における分切片の積層数と定義するとき、前記折曲表面領域は、コア側から外周側に向かって分切片の積層数が均一な積層数均一区間、及び前記積層数均一区間の外側に位置し、前記分切片の積層数が前記外周側に向かって減少する積層数減少区間を含む、請求項24に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 24, wherein the number of segments that intersect with a virtual line parallel to the winding axis direction at any radial position of the folded surface region with respect to the center of the core of the electrode assembly is defined as the number of layers of the segments at that radial position, and the folded surface region includes a uniform number of layers section in which the number of layers of the segments is uniform from the core side to the outer periphery, and a decreasing number of layers section located outside the uniform number of layers section in which the number of layers of the segments decreases toward the outer periphery. 前記積層数均一区間における前記分切片の積層数が10~35である、請求項25に記載の電極組立体。 The electrode assembly according to claim 25, wherein the number of stacked segments in the uniform stacking section is 10 to 35. 前記第1電極は正極であり、前記積層数均一区間における前記分切片の積層厚さは100μm~875μmである、請求項25に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 25, wherein the first electrode is a positive electrode, and the lamination thickness of the divided pieces in the uniform lamination number section is 100 μm to 875 μm. 前記第1電極は負極であり、前記積層数均一区間における前記分切片の積層厚さは50μm~700μmである、請求項25に記載の電極組立体。 The electrode assembly of claim 25, wherein the first electrode is a negative electrode, and the lamination thickness of the divided pieces in the uniform lamination number section is 50 μm to 700 μm. 前記第2電極は、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている第2活物質部、及び活物質層がコーティングされていない第2無地部を含み、
前記第2無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている分切片区間を含み、
前記第2無地部の前記分切片区間は、前記巻取方向に沿ってグループ間離隔間隔を介して配置された複数の分切片グループを含み、
前記電極組立体の他側端面は、前記第2無地部の複数の前記分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う前記第2無地部の分切片整列部の間において前記第2活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、
前記第2無地部の前記分切片整列部に含まれた分切片は、前記コアに向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し、
前記分離膜の端部は、前記第2無地部の複数の前記切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から予め設定された距離以内で離隔しており、
前記予め設定された距離は、前記折曲表面領域を形成する前記第2無地部の分切片の最小高さの30%である、請求項1に記載の電極組立体。
the second electrode includes a second active material portion coated with an active material layer along a winding direction, and a second uncoated portion not coated with an active material layer,
The second uncoated portion includes a section that is divided into a plurality of sections that can be bent independently by a plurality of cutting grooves provided along a winding direction,
The second non-coating portion includes a plurality of segment groups arranged at intervals along the winding direction,
the other end surface of the electrode assembly includes a plurality of segment alignment portions in which the plurality of segment groups of the second uncoated portion are aligned along a radial direction, and an electrolyte-impregnated portion in which an end of the second active material portion is exposed between the wound turns of a separator between the segment alignment portions of the second uncoated portion adjacent to each other in a circumferential direction,
the segments included in the segment alignment portion of the second uncoated portion are folded toward the core to form a folded surface region;
an end of the separation membrane is spaced apart from a reference line extending in a winding axis direction along positions corresponding to the plurality of cutting grooves of the second non-coating portion by a predetermined distance or less;
2. The electrode assembly of claim 1, wherein the predetermined distance is 30% of a minimum height of a segment of the second uncoated portion that forms the folded surface area.
第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体であって、前記第1電極は、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている第1活物質部、及び活物質層がコーティングされていない第1無地部を含み、前記第1無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている分切片区間を含み、前記分切片区間は、前記巻取方向に沿ってグループ間離隔間隔を介して配置された複数の分切片グループを含み、前記電極組立体の一側端面は、複数の前記分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う分切片整列部の間において前記第1活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、前記分切片整列部に含まれた分切片は、前記コアに向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し、前記分離膜の端部は、複数の前記切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から予め設定された距離以内で離隔しており、前記予め設定された距離は、前記折曲表面領域を形成する分切片の最小高さの30%である、電極組立体と、
前記電極組立体を収納し、前記第1電極及び前記第2電極の一方と電気的に接続されて第1極性を有する電池ハウジングと、
前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、
前記第1電極及び前記第2電極の他方と電気的に接続され、表面が外側に露出して第2極性を有する端子と、を含む、バッテリー。
An electrode assembly in which a core and an outer circumferential surface are defined by winding a first electrode, a second electrode, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode around a winding shaft, the first electrode including a first active material portion coated with an active material layer along a winding direction, and a first uncoated portion not coated with an active material layer, the first uncoated portion including a segment section divided into a plurality of segments that can be independently bent by a plurality of cutting grooves provided along the winding direction, the segment section including a plurality of segment groups arranged at intervals between the groups along the winding direction, an electrode assembly, wherein one side end surface of the assembly includes a plurality of segment alignment portions in which a plurality of the segment groups are aligned along a radial direction, and an electrolyte-impregnated portion between adjacent segment alignment portions in which an end of the first active material portion is exposed between the wound turns of a separator, the segment included in the segment alignment portion is folded toward the core to form a folded surface region, and an end of the separator is spaced apart from a reference line extending in a winding axis direction along positions corresponding to the plurality of cutting grooves within a predetermined distance, the predetermined distance being 30% of a minimum height of the segment forming the folded surface region;
a battery housing that houses the electrode assembly and is electrically connected to one of the first electrode and the second electrode and has a first polarity;
a seal for sealing an open end of the battery housing;
a terminal electrically connected to the other of the first electrode and the second electrode, the terminal having a surface exposed to the outside and a second polarity.
前記電池ハウジングの開放端の周縁領域を前記電池ハウジングの内側に押し込んで形成したビーディング部と、
前記折曲表面領域と電気的に結合された集電体と、
前記集電体を覆い、周縁が前記ビーディング部の内周面と前記集電体との間に介在されて固定された絶縁体と、をさらに含む、請求項30に記載のバッテリー。
a beading portion formed by pressing a peripheral area of an open end of the battery housing into the inside of the battery housing;
a current collector electrically coupled to the folded surface region;
The battery of claim 30 , further comprising an insulator covering the current collector and having a periphery interposed and fixed between the inner circumferential surface of the beading portion and the current collector.
前記電極組立体のコアには空洞が設けられており、
前記空洞は、前記折曲表面領域によって閉塞されずに外側に開放されている、請求項30に記載のバッテリー。
The electrode assembly has a core having a cavity therein,
31. The battery of claim 30, wherein the cavity is not blocked by the folded surface region and is open to the outside.
前記密封体は、前記電池ハウジングの開放端を密閉するキャップ、及び前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットを含み、
前記第2極性を有する端子が前記キャップである、請求項30に記載のバッテリー。
the sealing body includes a cap that seals an open end of the battery housing, and a gasket that encloses a periphery of the cap and is crimped onto an upper end of the battery housing;
31. The battery of claim 30, wherein the terminal having the second polarity is the cap.
前記第1極性を有する第2電極の無地部と電気的に接続され、前記電池ハウジングの側壁に周縁の少なくとも一部が結合された集電体をさらに含み、
前記密封体は、極性のないキャップ、及び前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットを含み、
前記電池ハウジングは、閉鎖面の中央部に形成された貫通孔に絶縁可能に取り付けられ、前記第1電極と電気的に接続されて前記第2極性を有するリベット端子を含む、請求項30に記載のバッテリー。
a current collector electrically connected to the uncoated portion of the second electrode having the first polarity and having at least a portion of a periphery attached to a side wall of the battery housing;
the sealing body includes a non-polarized cap and a gasket crimped around a periphery of the cap to an upper end of the battery housing;
31. The battery of claim 30, wherein the battery housing includes a rivet terminal insulatively attached to a through hole formed in a central portion of the closed surface, electrically connected to the first electrode, and having the second polarity.
請求項30から34のいずれか一項に記載のバッテリーを複数個含む、バッテリーパック。 A battery pack comprising a plurality of batteries according to any one of claims 30 to 34. 請求項35に記載のバッテリーパックを含む、自動車。 A motor vehicle including the battery pack according to claim 35.
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